Testing Galaxy Formation and Dark Matter with Low Surface Brightness Galaxies
Stacy McGaugh
备注：
29 pages (plus 20 pages of references), 8 figures. Invited review for a conference on Dark Matter and Modified Gravity, part of the project `LHC and Gravity'. Includes an introduction accessible to a broad audience and some historical narrative leading to more advanced material
Galaxies are the basic structural element of the universe; galaxy formation theory seeks to explain how these structures came to be. I trace some of the foundational ideas in galaxy formation, with emphasis on the need for non-baryonic cold dark matter. Many elements of early theory did not survive contact with observations of low surface brightness galaxies, leading to the need for auxiliary hypotheses like feedback. The failure points often trace to the surprising predictive successes of an alternative to dark matter, the Modified Newtonian Dynamics (MOND). While dark matter models are flexible in accommodating observations, they do not provide the predictive capacity of MOND. If the universe is made of cold dark matter, why does MOND get any predictions right?
DGSAT: Dwarf Galaxy Survey with Amateur Telescopes II. A catalogue of isolated nearby edge-on disk galaxies and the discovery of new low surface brightness systems
A Sample of Edge-on HI-rich low-surface-brightness Galaxy Candidates in the 40% ALFALFA Catalog
低表面亮度星系（LSBG）被定义为比黑暗的夜空更暗的星系，对于研究我们的宇宙很重要。特别是，边缘星系对于研究星系的自转速度和动力学性质是非常有用的。因此，在这里，我们专注于寻找边缘上的LSBG。为了找到这些边缘昏暗的星系，倾斜引起的一系列影响，包括表面亮度轮廓，内部消光和尺度长度，已被纠正。在这项工作中，我们提出了一个目录的281个边缘上的LSBG候选人，这是从SDSS DR 7和40%的ALSRFA目录之间的交叉匹配选择。我们还介绍了这些边缘LSBG候选者的属性，包括绝对星等，中心表面亮度，B-V颜色，尺度长度和相对厚度。我们的结果表明，倾斜效应的校正是非常重要的，以获得一个完整的样品的LSBG。
Edge-on HI-bearing ultra diffuse galaxy candidates in the 40% ALFALFA catalog
超漫射星系是一种具有非常扩展的形态和微弱的中心表面亮度的天体。大多数UDG都是在星系团和星系群中发现的，但也有一些是在低密度环境中发现的。漫射形态和微弱的表面亮度使它们难以从天空背景中区分出来。之前的一些研究表明，至少有一些UDG与指数表面亮度分布（Sérsic n ~ 1）一致。指数盘的表面亮度在边缘上系统中增强，因此搜索边缘上系统可能是选择UDG的有效方式。在本文中，我们专注于寻找边缘上HI轴承超漫射源（HUDS）从40%ALCARFA目录，SDSS的G-和R-波段图像的基础上。在将观察到的中心表面亮度校正为正面视角后，我们发现了11个边缘上的HUD候选者。这些新发现的HUDS候选者都是蓝色的，带有HI，与70%ALOFA星表中的其他HUDS相似，而与星团中的UDG不同。
Probing sub-galactic mass structure with the power spectrum of surface-brightness anomalies in high-resolution observations of galaxy-galaxy strong gravitational lenses. I. Power-spectrum measurement and feasibility study
The large-scale environment of low surface brightness galaxies
导致低表面亮度星系（LSB）存在的确切形成场景和演化过程尚未完全了解。由于LSB的环境以前只在小尺度（低于2 Mpc）上进行过研究，因此在更大尺度上研究LSB星系附近的星系内容可以为我们对这类星系起源的理解增加很多。我们使用SDSS DR 4的光谱主星系样本来研究LSB星系的环境星系密度，并与高表面亮度星系（HSB）附近的星系密度进行比较。环境研究，分为两个红移箱，表明低质量和更大质量的LSB都拥有比HSB更低的星系密度的环境。在2和5百万秒差距之间的尺度上，集团和细丝的尺度上，LSB和HSB之间的星系密度的差异是显着的。为了量化这一点，我们首次推出了LSB-HSB抗偏置器件。得到的LSB-HSB抗偏参数值为10%~ 15%。从这些结果中，我们得出结论，LSB形成于初始宇宙的低密度区域，直到现在一直漂移到大尺度结构的细丝和壁的外部。此外，我们的研究结果以及实际的宇宙学模拟表明，LSB是由先天和后天的混合造成的。
Delayed Stellar Mass Assembly in the Low Surface Brightness Dwarf Galaxy KDG215
我们给出了附近低表面亮度矮星系KDG 215的HI谱线和光学宽带图像。用Karl G. Jansky甚大阵列（VLA），揭示了色散占主导地位的ISM只有微弱的相干旋转的签名。HI气体在光学和UV中的峰值表面亮度的位置处达到6 M $_{\odot}$ pc $^{-2}$的峰值质量表面密度。虽然KDG 215富含气体，但H $α$未被探测到意味着目前大质量恒星的形成率非常低。为了研究这个系统的近期演化，我们从哈勃太空望远镜的存档图像中推导出了最近和一生的恒星形成历史。最近的恒星形成历史显示，恒星形成率在$\sim$ 1 Gyr前达到峰值，随后恒星形成率下降到现在的静止状态。累积的恒星形成历史表明，KDG 215中的恒星质量组件的很大一部分发生在过去的1.25 Gyr内。KDG 215是少数几个已知的星系之一，它展示了这样一个延迟的恒星形成历史。虽然古老的恒星星族（主要是红巨星）是突出的，但回顾历史，所有恒星质量的50%已经形成，是任何已知星系中最年轻的。
A Malin 1 'cousin' with counter-rotation: internal dynamics and stellar content of the giant low surface brightness galaxy UGC 1922
巨大的低表面亮度（gLSB）星系的形成方案与光盘大到100千秒差距仍然不清楚。这些恒星系统非常罕见，很难观察到，因此对每一个额外物体的详细了解有助于了解它们的性质。在这里，我们提出了一个详细的观测研究的gLSB UGC 1922使用深光学成像和光谱观测结合档案紫外数据。我们推导了恒星和电离气体运动学的空间分辨性质以及恒星星族和星际介质的特性。我们揭示了存在一个运动学解耦的中央组件，它相对于UGC 1922的主盘反向旋转。电离气体的径向金属丰度梯度与中等大小的LSB星系一致。与此同时，银河系的一个缓慢旋转和动态热的中心区域拥有大量古老的富含金属的恒星，这创造了一个巨大的椭圆星系的外观，形成了一个巨大的恒星形成盘。我们再现了大部分的观察到的功能UGC 1922在N体/流体动力学模拟的巨大的Sa和Sd星系的平面合并。我们还讨论了这种不寻常的系统的替代形成方案。
Low Surface Brightness Galaxies selected from the 40% sky area of the ALFALFA HI survey.I.Sample and statistical properties
低表面亮度（LSB）星系的数量对于理解星系形成和宇宙演化的极端情况至关重要。由于LSB星系大多富含气体（HI），因此α 40-SDSS DR 7样本绝对是在本地宇宙中选择样本的最佳调查组合之一。由于SDSS测光管道系统地高估了星系图像的天空背景，特别是对于发光星系或具有扩展的低表面亮度外围的星系，在本文中，我们首先估计了α 40-SDSS DR 7样本中SDSS图像的天空背景，使用精确的天空相减方法。一旦减去天空背景，我们用Kron椭圆孔径进行表面测光，并为每个星系图像用指数轮廓模型拟合几何参数。基于光度和几何结果，我们进一步计算了每个星系的B波段中心表面亮度，mu_{0}（B），并最终定义了一个由1129个星系组成的LSB星系样本，其中mu_{0}（B）> 22.5 mag arcsec^{-2}，短轴与长轴之比b/a > 0.3。这是一个来自α 40-SDSS DR 7的HI选择的LSB星系样本，它是一个相对无偏的富气盘主导型LSB星系样本，在HI观测和SDSS DR 7测光范围内的光学星等都是完整的。我们对这个LSB星系样品的光学和射电21 cm HI特性进行了分析。此外，我们还对LSB星系的环境进行了统计研究，发现高达92%的LSB星系的邻近星系少于8个，这有力地证明了LSB星系更喜欢居住在低密度环境中。
The giant low surface brightness galaxy Malin 1: new constraints for its molecular gas mass from GBT/ARGUS observations
我们报告的结果，从GBT/ARGUS $^{12}$ CO（1-0）的巨大的低表面亮度星系马林1，这使我们能够确定其CO质量的上限，从而其分子气体质量和分子气体质量表面密度$Σ_{H_2}$。虽然我们进行了非常深入的观察，通过17个小时的源积分时间，达到一个噪音水平的$\sim 0.2$ mK（T $^{*}_{A}$）与相应的扩展源CO限制（3 $σ$）的0.09 K km s $^{-1}$，19倍以上的灵敏度比以前的作品，我们没有检测到的$^{12}$ CO（1-0）的发射线。然而，观测使我们能够估计一个上限（3 $σ$）的CO质量约为$7.4 \times 10^9$ M $_\odot$的扩展发射，和$1.4 \times 10^8$ M $_\odot$的中央部分的星系。根据这些图，我们得出结论，分子气体表面密度低于0.3 M $_\odot$ pc $^{-2}$，相应的分子与原子气体质量比低于0.13。这些证据表明，与正常的高表面亮度螺旋相比，马林1星际介质的物理条件完全不同。这，以一种方式到另一种方式，保持一个通常的分子气体示踪剂CO隐藏在我们的观察，尽管不同的恒星和结构性质的马林1观察到的几个作者，因为超过30年。
The Merger-Driven Formation of Classical Low Surface Brightness Galaxies in Romulus25
Rutgers, The State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Flatiron Institute（平顶山研究所）；University College Cork（科克大学学院）；Williams College（威廉姆斯学院）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；George Mason University（乔治梅森大学）；University of Washington（华盛顿大学）
Using Surface Brightness Fluctuations to Study Nearby Satellite Galaxy Systems: the Complete Satellite System of M101
我们使用表面亮度波动（SBF）的测量，以限制在M101附近的低表面亮度（LSB）矮星的距离。最近的工作发现了M101的许多LSB候选伴星。然而，由于没有精确的距离，将这些矮星识别为M101的物理卫星是有问题的。我们使用CFHT遗产调查（CFHTLS）的数据来测量43个候选矮星的SBF信号。数据是足够深，我们限制29个这些是不相关的背景星系缺乏SBF。我们测量了两个候选矮星的高S/N SBF信号，这与M101的距离一致。剩余的候选者对于它们的距离来说太LSB和/或太小而不能被约束。尽管如此，通过与本群矮星的比较，我们认为M101卫星系统现在可能已经完全达到$\sim5\times10^5$ M $_\odot$的恒星质量。我们还提供了一个新的SBF距离附近的矮UGC 8882，这表明它是显着的维里半径以外的M101，因此不是一个物理卫星。通过仅使用档案数据限制大多数候选人的距离，我们的工作证明了SBF对附近LSB星系和研究附近大质量星系的卫星系统的有用性。
Searching for low-surface-brightness galaxies with compact neural networks A parameter-efficient approach to first-pass selection of diffuse galaxy in HSC-SSP imaging
Hyper Suprime-Cam Low Surface Brightness Galaxies II: A Hubble Space Telescope Study of the Globular Cluster Systems of Ultra-Diffuse Galaxies in Groups
Galaxy And Mass Assembly (GAMA): the signatures of galaxy interactions as viewed from small scale galaxy clustering
星系-星系相互作用的统计研究经常利用祖先物理性质的净变化作为其核之间的分离的函数来追踪其相互作用的强度和可观察的时间尺度。在这项研究中，我们使用两点自动，交叉和标记关联函数调查在何种程度上的小尺度成团性质的恒星形成的星系可以用来获得物理洞察星系星系之间的相互作用的相似的光学亮度和恒星质量。从高度空间完整的星系和质量组装（GAMA）调查中得出的Halalpha恒星形成者显示，在小的分离上集群增加。此外，成团强度与光学亮度和恒星质量有很强的相关性，其中（1）在给定的距离下，光学较亮的星系成团幅度大于光学较暗的星系，（2）小尺度成团特性（例如强度，恒星形成星系的信号相对于基准幂律平台（fiducial power law plateaus）的尺度似乎随着星系光学亮度的增加而不同。根据交叉和标记相关分析，前一个结果在很大程度上是由光学明亮的恒星形成星系中增加的尘埃含量驱动的。后者可以被解释为相互作用尺度和星系光学亮度之间的相关性的证据，其中光学明亮的恒星形成者之间的相互作用的物理证据，可能托管在相对大质量的晕中，比光学暗淡的恒星形成者之间的分离更大。
