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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.41 No.3 pp.211-221
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2020.41.3.211

A Study of Outer-ring Galaxies within z<0.05

Hunhwi Chang1, Jungjoo Sohn1*, Hongbae Ahn2
1Department of Earth Science Education, Korea National University of Education, Chungbuk 28173, Korea
2Department of Science Education, Pusan National University, Busan 46241, Korea
*Corresponding author: jjsohn@knue.ac.kr Tel: +82-43-230-3783
February 17, 2020 April 14, 2020 June 2, 2020

Abstract


This study classified outer-ring galaxies using 25,308 galaxies within z=0.05 from the SDSS DR7, which are larger than Rpet>6 arcsec and whose minor-to-major axis ratio (b/a)<0.6. We selected 531 galaxies that have ring-like structures by visual inspection of the color images of 25,308 galaxies; these galaxies with ring-like structures served as a primary sample from which we selected 90 outer-ring galaxies. The final sample of 69 outer-ring galaxies was selected by examining the photometric properties of the candidate galaxies. Their properties were determined by conducting surface photometry on their u, g, r, i, and z images. The frequency of the outer-ring galaxies was found to be 0.3% of the local galaxies. We examined the environment of the outer-ring galaxies using two measures of environment, namely, the projected distance to the nearest-neighbor galaxy and the local background density. We did not observe any notable difference between outer-ring and other galactic environments.



적색편이 z<0.05의 외부고리 은하에 대한 연구

장 훈휘1, 손 정주1*, 안 홍배2
1한국교원대학교 지구과학교육과, 28173, 충청북도 청주시 흥덕구 강내면 태성탑연로 250
2부산대학교 과학교육학부, 46241, 부산광역시 금정구 부산대학로 63번길 2

초록


이 연구는 SDSS DR7의 적색이동(z)<0.05이고, 동시에 Rpet>6 arcsec, 단축과 장축의 비(b/a)>0.6인 외부은하 25,308개를 분류하고, 색 영상을 육안으로 조사하여 고리 모양의 구조를 가진 531개 은하를 선별했다. 이 은하들이 일 차적 표본으로 사용되었고, 이 중 90개의 외부고리 은하 후보를 선택했다. 후보 은하의 u, g, r, i, z 영상에 대한 표면 측광으로부터 도출한 특성을 조사하여 최종으로 69개의 외부고리 은하를 결정했다. 외부고리 은하는 국부은하의 0.3% 를 차지하는 것으로 나타났으며, 두 개의 환경 인자, 즉, 가장 가까운 은하까지의 투영 거리와 국부 배경 은하 밀도를 이용하여, 외부고리 은하의 환경 특성을 조사했다. 외부고리 은하의 환경이 다른 은하의 경우와 비교하여 눈에 띄는 차 이의 결과는 보이지 않았다.



    서 론

    고전적인 은하의 분류 방법인 허블(Hubble)의 분류 법은 은하를 형태학적으로 타원형 은하(elliptical galaxy), 렌즈형 은하(lenticular galaxy), 정상 나선형 은하 (normal spiral galaxy), 막대 나선형 은하(barred spiral galaxy) 그리고 불규칙 은하(irregular galaxy)로 크게 분류하였다(Hubble 1936). de Vaucouleurs는 허 블의 나선 은하 분류가 지나치게 단순하다고 생각하 여 분류 체계를 확장하였다. 그 중 렌즈형 은하와 나 선형 은하에서 고리와 나선 모양을 구분하였고, 고리 모양일 때 고리형(r)으로 하고 나선이나 S자 모양일 때는 나선형(s)으로 그 중간적인 것은 (rs)로 분류하 였다(de Vaucouleurs 1959).

    관측 기기의 발달로 고리가 있는 은하들이 다수 발견되었으나, 다른 형태의 은하들과 달리 고리가 있 는 은하들의 세부적 분류 방법과 특징 그리고 진화 과정은 많이 알려져 있지 않았다. 고리는 형태학적으 로 은하의 몇가지 중요한 특징을 지니고 있다. 고리 는 완전히 닫혀 있는 형태이여야 하고, 그렇지 않고 끊겨져 있거나 열려 있으면 ‘외부거짓고리(R')’라고 한다. 외부고리(R)는 바깥쪽에 위치한 고리의 모습이 완전히 닫혀있고, 대체적으로 퍼져있는 구조를 하고 있다. 외부고리는 크기가 크고 낮은 표면 밝기를 가 지고 있다. 막대가 있을 경우 고리의 위치는 막대 반 경의 약 2배의 위치에 있고, 전형적으로 막대가 있는 은하의 조기형 은하(stage S0+to Sa)에서 자주 나타 난다(Buta 1995). 내부고리(inner rings(r))는 중간 정 도의 크기를 갖고 있으며 막대 은하의 경우 자주 막 대를 감싸고 있다. 핵고리(nuclear rings(nr))는 가장 작은 크기의 고리를 갖고 있으며 전형적으로 막대가 있는 은하의 중앙에 위치하고 있다.

    지금까지 외부고리를 가지는 은하((R)Sa, (R)Sba, ect.)는 개별 은하의 구조적 특성을 주로 연구하였다 (de Vaucouleurs & Buta 1980, Athanassoula et al. 1982, Buta 1995). 이러한 연구에서 외부고리는 축비 가 0.87±0.14 정도이고, SB은하의 외부고리가 SA은하 의 외부고리보다 좀 더 길쭉하다는 것이 알려져 있으 며, 외부고리의 반경이나 위치각이 막대의 길이나 위 치각과 상관관계를 가지고 있다는 것이 알려져 있다.

    이론적인 연구에서도 외부고리는 원반의 물질이 막 대와 같은 비축 대칭 성분에 의해 각 운동량을 얻어 바깥으로 밀려 나와 형성된다는 것이 알려졌다 (Schwarz 1984). 외부고리가 만들어지는 반경은 외부 린드블라드 공명이 일어나는 반경(ROLR)에 해당하며, 이곳에서 각속도(Ω)는 막대의 각속도(Ωp)와 Ω p = Ω + κ/2가 된다. 여기서 κ는 주전원 각속도다. ROLR 는 평탄한 회전 곡선을 가지는 은하의 경우 동회전 공명이 일어나는 반경(RCR)과 ROLR 1.7 RCR의 관계가 있다(Dehnen 2000).

    외부고리(R)든 외부거짓고리(R')든 은하의 가장자 리에 있는 구조이기 때문에 주변의 영향을 쉽게 받 을 수 있다. Elmegreen et al.(1992)은 은하의 환경 밀도에 따른 R과 R'의 빈도를 조사하여 흥미로운 결 과를 얻었다. 조기형 막대 원반 은하인 SB0와 SB0/a 에 있는 R은 밀도가 낮은 곳에서 많이 발견되는 반 면, R'은 밀도가 높은 곳에서 더 많이 발견되는 경향 을 보인다는 것이다. 이와 달리 막대가 없는 만기형 은하에서 R'은 밀도가 낮은 곳에서 더 많이 발견되는 경향이 있었다. 이에 반해, Wilman and Erwin(2012)은 SDSS (Sloan Digital Sky Survey) DR4 (data release 4) 자료와 RC3 목록(Third Reference Catalog of Bright Galaxies: de Vaucouleurs et al. 1991)을 이용 한 R과 R'의 환경 의존성 분석에서 R과 R'의 빈도와 주변의 밀도 사이에 의미있는 관계가 없다고 하였다. 물론, Wilman and Erwin(2012)이 언급한 대로 두 연 구에서 분석한 환경 인자가 동일하지 않아 두 연구의 결과가 완전히 상반된다고 할 수는 없다. Elmegreen et al.(1992)은 환경 인자를 낱은하, 은하군은하, 쌍은하 등으로 나눈 것에 반해 Wilman and Erwin(2012)은 은하군의 헤일로 질량을 환경 인자로 사용하였다.

    SDSS DR7에는 약 6백만 개의 별, 약 8백만 개의 은하 그리고 약 4,500개의 퀘이사를 포함하고 있다 (Abazajian et al. 2009). SDSS 자료를 이용하면 체적 으로 제한된 완전한 샘플에서 외부고리를 포함한 고 리은하의 빈도나 물리적 특성을 조사할 수 있어 외 부고리를 포함한 고리 은하의 특성을 보다 자세히 연구할 수 있는 여건이 가능하다. 특히, 은하의 진화 가 내부적 요인에 의한 것인지 외부적 요인에 의한 것인지를 아는 것은 은하의 진화를 이해하기 위해 중요한 일이다.

    SDSS는 2.5 m 망원경에 장착된 5개의 필터(u, g, r, i, z)를 이용하여 촬영한 영상과 광섬유를 이용한 고분해능 분광 스펙트럼을 FITS (flexible image transport system) 자료로 제공하고 있다(Stoughton et al. 2002). 특히, g, r, i 영상을 합성하여 만든 색영상 을 함께 제공하고 있기 때문에 이를 이용하면 은하 의 색 분포를 쉽게 알 수 있어 이제까지 거의 이루 어지지 않은 외부고리를 이루는 별들의 종족이나 외 부고리의 별탄생률 등을 추정할 수 있는 발판을 마 련해주었다.

    이 필터들의 양자효율은 r필터에서 가장 높고, z필 터에서 그 값이 작다. 각 필터의 파라미터는 Table 1 에 표시되어 있으며, 일반적으로 u필터인 경우는 자 외선을 g, r 필터는 가시광선을, z필터는 적외선 영역 을 담당하고 있으며 i필터는 가기광선에서 적외선에 걸쳐있다.

    본 연구에서는 외부고리 은하의 광도 분포와 색 분포 등 은하의 물리적 특성에 대한 통계적 고찰을 통하여 외부고리 은하를 정확히 선별하고 일반적인 특징을 규명하며, 은하들에서 외부고리 은하가 차지 하는 개수비를 살펴보고자 한다. 또한 외부고리의 형 태와 은하의 물리적 특성이나 외부 환경과의 관계를 고찰하여 외부고리의 형성과 진화를 알아보고자 한다.

    연구 방법 및 절차

    데이터 선정

    고리가 있는 은하를 찾기 위해서 우선 SDSS DR7 의 은하들에서 거리가 너무 멀 경우 이미지 자체가 작고 밝기가 흐려서 데이터 처리 과정에서 오차가 발생할 수 있기 때문에 거리가 비교적 가까운 적색 편이(z)<0.05값을 갖는 은하 92,258개를 추출하였다.

    은하의 평면이 시선 방향과 거의 일치하는 모서리 은하(edge-on galaxy)는 고리의 구조를 확인하기 어 려워 정면으로 보이는 은하(face-on galaxy)를 추출해 야 한다. 축비는 은하의 장축 반경에 대한 단축 반경 의 비이고, 축비가 0에 가까울수록 모서리만 보기 때 문에 고리 구조를 확인하기가 어렵다. 따라서 고리의 구조 확인을 용이하게 하기 위해 단축(b)과 장축(a)의 비가 0.6보다 큰, 즉 b/a>0.6인 은하를 선정하고, 은 하의 각크기가 작으면 분석의 어려움이 있어서 분석 의 효율성과 오차를 줄이기 위해 은하의 Petrosian 반경(Rpet)이 6''보다 큰 은하들을 추출하였다. 이렇게 하여 총 25,308개의 은하를 얻었다(Fig. 1).

    25,308개의 은하는 SDSS DR7에서 제공하는 image tool을 이용하여 육안으로 은하의 형태를 확인 하였다. 이미지가 작거나 형태를 구별하기 어려운 경 우는 반전 이미지를 이용하거나 확대한 이미지를 확 인한 후 고리가 있는 은하 531개를 선별하였다.

    531개 은하들의 형태를 보다 자세히 살펴볼 필요 가 있어 SDSS DR7에서 제공되는 CCD field영역에 서 해당 은하 중심의 적경(R.A.)과 적위(Dec.)값을 파악한 후 fits 파일의 형태로 다운로드 하였다. 이후 영상 디스플레이 도구인 ds9을 이용하여 300pixel× 300pixel 크기로 자른 은하의 형태를 점검하여 531개 의 은하 중 외부고리 은하로 여겨지는 은하 90개를 선정하였다.

    자료 처리

    육안으로 형태를 판단하여 분류하는데 한계가 있기 때문에 90개의 외부고리 또는 외부고리로 생각되는 은하들에 대해서는 IRAF (image reduction and analysis facility)에 이식한 SPIRAL (surface photometry interactive reduction and analysis library) package를 이용한 표면 측광 분석을 수행하였다. 은하가 관측된 영역의 영상에서 해당 은하의 FITS 자료를 얻는 과 정에서 오류가 있어 두 개의 은하는 보다 자세한 분 석을 하지 못하였고, 90개의 외부고리 은하로 추정되 는 은하에서 실제 표면 측광을 실시한 은하의 수는 88개다.

    자료 처리 진행 순서는 우선 SPIRAL의 skysub를 이용하여 배경 하늘의 밝기를 제거한 은하의 밝기를 구하고, 잡음을 줄이기 위해 다림질(smoothing)을 수 행하였다. 이렇게 보정된 이미지는 은하의 형태를 알 아보기 위한 광도 분포를 나타내는 등광도지도 (isophotal contour map)를 통하여 은하의 광도에 따 른 형태학적 구조를 알아보고, 그 후 vprof를 수행하 여 은하의 광도 윤곽선, 타원율(ellipticity) 분포, 위치 각 분포를 구하였다.

    연구 결과

    등광도지도

    은하의 형태적 특징을 이용한 분류를 보다 용이하 게 하기 위해 등광도 지도를 그렸으며, 등광도선 사 이의 등급 차이는 0.5등급으로 하고 등광도선의 최저 값과 최고값은 은하의 밝기에 따라 변경하였다. 다림 질된 총 88개의 은하들에 대해 5개의 필터(u, g, r, i, z)의 이미지를 작업하였고 그 결과 u필터에서의 등광 도 지도에서는 외부고리의 구조가 잘 나타나지 않았 다. Fig. 2의 G13의 등광도 지도를 보면 u필터와 z필 터에서는 외부고리의 구조가 명확히 보이지 않으나 가시광선 영역에 걸쳐있는 g필터, r필터 그리고 i필터 에서는 외부 고리의 구조가 선명하게 보이고 있다. 등광도 지도의 이미지는 타원은하의 등광도 지도와 흡사하게 보이나 외부의 광도 곡선의 폭이 좁아져 있다. 이는 타원은하의 중앙팽대부 바깥쪽 영역의 반 경(r)이 증가함에 따라 de Vaucouleurs의 r1/4 법칙을 만족하면서 표면 밝기가 감소하나 외부고리 은하는 타원은하와는 다른 표면 밝기 분포를 보이기 때문이 다. 외부고리 은하는 외부고리 영역의 밝기가 증가하 고 다시 낮아지는 과정이 등광도 곡선으로 나타나기 때문에 은하 외부의 등광도 곡선 폭이 좁아져 있음 을 알 수 있다.

    광도윤곽, 타원율, 위치각

    등광도 지도와 함께 은하의 반경에 따른 은하의 표면 밝기 변화를 나타내는 광도 윤곽을 사용하면 보다 효과적인 형태학 연구가 가능하다. 외부고리 은 하라면 보통 막대가 있는 경우 막대의 2배에 해당하 는 외부 영역에 링 구조가 보여야 한다(Buta 1995). 광도 그래프에서 대략적으로 그 영역에 광도가 증가 하고, 증가하는 장축반경에서 타원율과 위치각의 변 화가 동반되는 것이 확인이 되면 외부고리 은하로 확정된다.

    타원율은 은하 중심에서 반경에 따른 광도 분포가 얼마만큼 찌그러진 타원인지 또는 원에 얼마만큼 가 까운지 보여준다. 타원은하의 경우 막대와 같은 내부 구조에 의해 타원율이 변하게 된다. 외부고리가 있는 은하의 경우도 은하의 중심 영역과 외부고리 영역의 타원율이 다른 경우가 많다. 즉, 타원율의 변화를 보 면 다른 구조가 있음을 알 수 있다.

    위치각은 은하 장축의 방향이 천구의 북극과 이루 는 각이며, 시계 반대 방향으로 측정한다. 본 연구에 서는 위치각의 값은 크게 중요하지 않고, 위치각의 값이 외부고리가 있는 영역에서 변하고 있는지가 중 요하다. 즉, 은하의 반경에 따른 광도 곡선을 봤을 때 밝기에 따른 등광도 곡선의 장축의 방향이 달라 짐을 봐야 한다.

    Fig. 3의 위쪽 그림은 G344의 다림질된 영상이며, 밑의 그림은 등광도 지도이다. Fig. 4는 IRAF/ SPIRAL의 vprof 작업을 수행한 후 IDL을 이용하여 처리한 그래프로 한 대상 은하의 5개 필터(u, g, r, i, z)에서의 장축 반경에 따른 광도분포, 타원율 그리고 위치각을 나타낸 것이다. 그래프에서 원은 외부고리 가 있는 지점에서 값의 변화를 나타내고 있음을 보 여주고 있다.

    이러한 과정을 통해 최종적으로 69개의 외부고리 은하를 선정하였다(Table 2).

    분석 및 논의

    외부고리 은하의 개수 비율

    Table 3는 SDSS 색영상으로부터 고리 또는 고리와 유사한 구조를 세부 형태별 개수(N)와 이들이 전체 25,308개의 은하 중 차지하는 비율(%)을 나타낸 것 이다. 분석 대상 전체 25,308개 은하에 대한 외부고 리 은하(R)가 차지하는 개수 비율은 0.27%이다. Fig. 5에 분류된 세부 형태 outer ring (R), outer pseudo ring (R'), inner ring (r) 은하의 본보기 영상을 나타 내었다.

    외부고리 은하의 환경

    은하의 환경은 여러 가지 방법으로 측정할 수 있 으나 본 연구에서는 은하의 배경 밀도와 가장 가까 운 은하까지의 거리를 환경 인자로 사용하였다. 가장 가까운 은하는 체적 한계 샘플에서 대상 은하에 가 장 가까이 있는 은하를 택하였고, 배경 밀도는 n번째 가까운 은하까지의 거리를 이용하는 방법으로 구했다. 두 방법에서 은하 사이의 거리는 3차원 공간에서 구 하는 거리를 사용하지 않고 천구에 투영된 거리를 사용하였다. 이렇게 한 이유는 ~500 km/s에 이르는 은하의 특이 운동으로 인해 적색이동으로 구한 은하 의 거리가 정확하지 않기 때문이다.

    n번째 가까운 은하로 배경 밀도를 구하는 방법에서 배경 밀도(Σ)는 다음과 같이 표시되며,

    Σ = n 4 π r p 2

    여기서 rp는 대상 은하로부터 n번째 가까운 은하 까지의 천구 면에 투영된 거리다. 투영 거리를 구하 는 이웃 은하는 적색이동으로 추정하는 후퇴속도가 대상 은하의 후퇴속도와 ±1000 km/s 범위 안에 들며, r-band 절대등급이 −19.5보다 밝은 은하를 택하고, n=7을 사용하였다. 배경 밀도는 이웃 은하를 선택하 는 물리량인 후퇴속도 허용 범위(ΔV)와 최저 광도 (M*)에 의존한다(Muldrew et al. 2012). Ann(2004)은 배경 밀도의 ΔV, M*, n에 대한 의존성을 분석하였는 데 본 연구에서 택한 ΔV=1000 km/s, M*= −19.5, n=7은 은하의 나선팔 등 구조적 특성에 끼치는 배경 밀도의 영향을 고려하기에 적절한 값이다. 본 연구에 서 은하의 거리는 Ωm=0.27, ΩΛ=0.73인 평탄우주를 가정하였고 H=100 km/s을 사용하였다.

    Fig. 6는 고리 구조를 보이는 531개 은하의 두 환 경 인자 분포를 나타낸 것이다. 그림에서 종축은 체 적한계 샘플에서 가장 가까운 은하까지의 투영 거리 (rp)를 가장 가까운 은하의 비리얼 반경(Rvir)으로 나 눈 값에 상용로그를 취한 것이고, 횡축은 대상 은하 의 배경 밀도(Σ)를 체적한계 샘플의 평균 배경 밀도 (Σ')로 나눈 값에 상용로그를 취한 값이다. 결국 횡축 과 종축 둘 다 차원이 없는 값이다. 종축의 값이 0 이상인 것은 가까운 은하의 비리얼 반경보다 은하가 더 먼 거리에 있음을 의미한다. 만약 종축의 값이 0 보다 작다면 가까운 은하의 비리얼 반경보다 더 가 까이 은하가 있음을 의미하고 있다. 횡축의 값이 0 이상일 경우 체적한계 샘플의 배경 밀도의 평균값보 다 더 큰 배경 밀도를 갖고 있음을 의미하고, 횡축 값이 0보다 작을 경우는 체적한계 샘플의 배경 밀도 의 평균값보다 더 작은 배경 밀도를 갖고 있음을 의 미한다.

    Fig. 6를 통해 외부고리 은하는 주변 가까운 은하 의 비리얼 반경과의 관계 또는 배경 밀도와의 관계 가 다른 은하들과의 차이가 뚜렷하게 나타나지 않고 있다.

    5-band 광도 윤곽(luminosity profile)

    각 파장대별 필터(u, g, r, i, z)를 사용한 광도 윤 곽을 보면 외부고리의 영역에서 어느 대역의 파장이 더 강하게 나타나는지 알 수 있다. Fig. 7의 은하 G344의 경우 11~14 arcsec 범위에 외부고리의 구조 가 있을 것으로 생각되며, 은하 중심에서 12~13 arcsec 거리에서 i필터의 광도 곡선변화가 거의 없었 으나 상대적으로 g필터의 광도곡선이 상승했음을 볼 수 있다. 가시광의 파장 영역에서 푸른색 계열의 광 도가 강하게 나타났음을 볼 수 있다. 외부고리의 파 장대별 광도를 보면 푸른색 영역이 붉은색 영역보다 광도의 증가 폭이 크다. 즉 외부고리 영역의 별 탄생 률이 원반에 비해 높다는 것을 시사하고 있다.

    본 연구에서 관측된 외부고리에서 일어나는 별 탄 생 현상은 근자외선 영상에서 보다 뚜렷이 나타난다. Kostiuk and Sil'chenko(2016)는 적외선 탐사인 S4G (Sheth et al. 2010)에서 추출한 외부고리와 외부거짓 고리 목록(Comeron et al. 2014)에 있는 118개 은하 를 자외선 탐사망원경인 GALEX가 관측한 근자외선 (NUV) 영상에서 샘플의 반 정도가 외부고리에 나이 가 2억년 이하인 별이 있음을 확인하였다. 이들은 개 별 몇 개의 은하에 대한 후속 연구를 통하여 은하에 따라 외부고리에 일어나는 별 탄생 원인이 다를 수 있다는 것을 보였다. NGC 6534의 경우는 주변 은하 의 기조력에 의해 외부고리에 가스가 유입된 경우이 고, MGC 11-22-015의 경우는 작은 위성은하가 강착 되어 별 생성이 유발된 경우로 해석하였다(Sil'chenko et al. 2018).

    결론 및 토의

    본 연구에서는 SDSS DR7 자료를 이용하여 은하 색영상의 육안 분석과 u, g, r, i, z 필터의 단색 영상 에 대한 표면측광 수행하여 69개의 외부고리 은하를 추출하고 이들의 환경을 분석하였다. 본 연구의 분석 대상은 z<0.05인 은하 약 100,000개였으며, 이 중 색 영상의 육안 분석 대상 은하는 25,308개로서, 이들 은하는 크기가 충분히 크고 (Rpet>6 arcsec) 원반의 가장자리가 시선 방향으로 과도하게 기울어지지 않 아, 즉 단축과 장축의 비(b/a)가 0.6보다 커서 은하의 세부 구조 파악이 가능한 은하다. 색영상의 육안 분 석으로 531개의 외부고리 은하 후보가 선정되었으며, 이렇게 선정된 은하에 대해 각 필터별 영상의 표면 측광을 수행하여, 표면광도 분포, 편평율 분포, 위치 각 분포의 특징을 분석하고 이로부터 외부고리 은하 를 확정하였다.

    이렇게 선정된 외부고리 은하는 전체 은하의 약 0.27%이다. 본 연구의 큰 장점은 체적 한계 자료의 모든 은하가 분광 관측을 통한 적색이동 값이 있어 이를 이용하여 은하의 환경인자를 정량적으로 구할 수 있다는 것이다. 본 연구에서 택한 환경 인자는 배 경 밀도와 가장 가까운 은하까지의 거리인데 이 거 리를 그 은하의 비리얼 반경의 단위로 표시했기 때 문에 대상 은하가 이웃 은하의 영향권 내에 있는지 여부를 쉽게 판단할 수 있다는 것이다. 대상 은하가 이웃 은하의 비리얼 반경안에 들어있을 경우에는 기 조력 뿐 아니라 유체역학적 상호 작용으로 이웃 은 하의 가스가 대상 은하로 유입될 수도 있어 외부고 리와 같이 은하의 가장 자리 구조는 더 쉽게 영향을 받을 수 있다. 비리얼 반경 단위로 표시한 가장 가까 운 은하의 환경 인자로서의 유용성은 Park, Gott and Choi(2008)에서 이미 제시되었다. 특히, 본 연구에서 택한 배경 밀도 계산 방법은 n번째 가까운 이웃 은 하까지의 거리를 이용하는 것인데 샘플의 성격에 따 라 n과 한계등급 M*를 조정하는 것이 일반적이다. Ann(2017)의 경우 대상 은하가 z<0.01인 매우 가까 운 은하였기 때문에 M*= −15.2와 n=5를 사용했는데 본 연구에서는 M*= −19.5와 n=7을 사용함으로서 거 시규모의 배경 밀도를 반영할 수 있게 하여 다른 환 경 인자인 가장 가까운 은하까지의 거리와 보완적으 로 작동할 수 있게 하였다.

    외부고리 은하의 환경에 대한 Elmegreen et al. (1992)Wilman and Erwin(2012)의 연구는 서로 상 반된 결과를 보여주기 때문에 본 연구의 결과와 바로 비교할 수 있으면 좋으나 사용한 환경 인자가 서로 다 르기 때문에 직접적인 비교는 쉽지 않다. Elmegreen et al.(1992)은 막대가 있는 조기형 원반은하(SB0, SB0/a)를 낱은하와 은하군이나 쌍은하인 은하로 구분 하여 외부고리 은하가 주로 낱은하로 있는 것을 보인 반면, Wilman and Erwin(2012)은 환경 인자로서 암흑 헤일로 질량을 사용하였는데 외부고리 은하의 빈도가 환경 의존성을 보이지 않는다고 한 것이다. 본 연구의 결과도 외부고리 은하가 다양한 배경 밀도에서 나타나 는 것으로 보아 Wilman and Erwin(2012)의 결과와 일 치하는 경향성을 보인다고 할 수 있다.

    본 연구의 외부고리 은하 중 색이 푸른 외부고리 는 최근에 별 생성이 있는 외부고리로 간주되며, 별 생성의 원인은 두 가지로 생각할 수 있다. 한 가지는 이 은하들의 외부고리가 원반에 있는 가스가 궤도 공명으로 최근에 만들어진 것이고, 다른 한 가지는 최근에 외부에서 외부고리로 가스가 유입되어 이 유 입된 가스에서 별이 탄생하고 있는 것이다. 전자의 경우라면 외부고리의 푸른색과 배경 밀도와 관련이 없으나, 후자의 경우에는 상호 작용을 할 수 있을 정 도로 가까운 이웃 은하가 있어야 하고, 그 은하가 가 스를 가지고 있어야 한다. 본 연구에서는 이를 자세 히 다루지 않았으나 외부고리의 색과 환경과의 관계 에 대한 이해는 외부고리의 생성기작을 연구하는 하 나의 경로가 될 수 있을 것이다.

    사 사

    본 논문은 장훈휘의 2012년도 석사 학위논문의 내 용을 발췌 정리한 것입니다.

    Figure

    JKESS-41-3-211_F1.gif

    Flow chart for selecting initial targets from SDSS DR7.

    JKESS-41-3-211_F2.gif

    Example of isophotal contour map (u, g, r, i, z filter) for G13.

    JKESS-41-3-211_F3.gif

    Smoothing image & isophotal map( u, g, r, i, z filter) for G344.

    JKESS-41-3-211_F4.gif

    Distributions of surface brightness, ellipticity, and position angle along the galaxy major axis of G344, observed in u, g, r, i, z pass-bands. Circles show predicted regions with value changes by outer rings.

    JKESS-41-3-211_F5.gif

    Example images of outer-ring (R), outer-pseudo-ring (R'), and inner-ring (r).

    JKESS-41-3-211_F6.gif

    Environment of two types of galaxy group, galaxy with outer-ring and galaxy without outer-ring. Galaxies with outer-ring are plotted as large open circles.

    JKESS-41-3-211_F7.gif

    Surface brightness profiles in 5-band of G344 & its color image.

    Table

    SDSS filter (u, g, r, i, z) parameters (Stoughton et al, 2002)

    List of outer ring galaxies (N=69)

    531 galaxies showing sub-structures such as outer-ring, outer-pseudo-ring, inner-ring, and ring-like spiral arms

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