Highlighting Ultra Diffuse Galaxies: VCC 1287 - - PowerPoint PPT Presentation

Highlighting ¡Ultra ¡Diffuse ¡Galaxies: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ VCC ¡1287 ¡and ¡Dragonfly ¡44

AS ¡DISCUSSED ¡IN ¡VAN ¡DOKKUM ET ¡AL. ¡2016, ¡BEASLEY ¡ET ¡AL. ¡2016 PRESENTED ¡BY ¡MICHAEL ¡SANDOVAL

Overview

§Brief ¡Overview ¡of ¡Galactic ¡Structure ¡and ¡Globular ¡Clusters ¡(GCs) §Background ¡of ¡Ultra ¡Diffuse ¡Galaxies ¡(UDGs) §The ¡Search ¡Process: ¡Challenges ¡and ¡Importance ¡ §Dragonfly ¡44 §VCC ¡1287 §Big ¡Picture: ¡what ¡do ¡the ¡results ¡mean?

Crash ¡Course: ¡Galactic ¡Structure ¡and ¡GCs

§Focusing ¡on ¡two ¡features:

§ Globular ¡Clusters ¡(GCs) § Dark ¡Matter ¡Halo ¡(DMH)

§GCs ¡extend ¡to ¡the ¡outer ¡ halo ¡and ¡are ¡used ¡for ¡ dynamics ¡measurements §DMH ¡extends ¡passed ¡the ¡ visible ¡structure

What ¡is ¡a ¡UDG?

• Galaxies ¡the ¡size ¡of ¡the ¡Milky ¡Way, ¡but ¡significantly ¡less ¡bright
• Problem: ¡Act ¡like ¡they ¡have ¡very ¡high ¡mass, ¡but ¡have ¡very ¡little ¡mass….?
• Large ¡dark ¡matter ¡fractions
• Relatively ¡featureless, ¡but ¡round ¡and ¡red
• Not ¡sure ¡how ¡they ¡are ¡formed
• Perhaps ¡they ¡are ¡“failed” ¡galaxies?
• Maybe ¡from ¡tidal ¡forces?

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2016

Reference: ¡Sandoval ¡et ¡al. ¡2015

Search ¡Process ¡– The ¡Dragonfly

• The ¡Dragonfly ¡Telephoto ¡Array
• Collaboration ¡between ¡Yale ¡and ¡University ¡of ¡

Toronto ¡in ¡2013

• Designed ¡by ¡Pieter ¡van ¡Dokkum & ¡Roberto ¡

Abraham

• Multi-­‑lens ¡array ¡designed ¡for ¡ultra-­‑low ¡

brightness ¡visible ¡astro

• 400mm ¡Canon ¡lenses ¡– as ¡of ¡2016 ¡Dragonfly ¡has ¡

48 ¡lenses

• Cold ¡Dark ¡Matter ¡(CDM) ¡cosmology

Reference: ¡Abraham ¡& ¡van ¡Dokkum 2014

Search ¡Process ¡– Computational ¡Method

• Utilize ¡images ¡from ¡Canada ¡France ¡Hawaii ¡Telescope ¡(CFHT) ¡
• MegaPrime/MegaCam is ¡the ¡wide-­‑field ¡optical ¡imaging ¡facility ¡at ¡CFHT.
• Comparable ¡to ¡the ¡Sloan ¡Digital ¡Sky ¡Survey’s ¡(SDSS) ¡navigation ¡tool.
• Search ¡through ¡optical ¡images ¡looking ¡for ¡diffuse ¡galaxies.
• Analyze ¡photometry

The ¡Early ¡Discoveries

• 47 ¡UDGs ¡found ¡with ¡the ¡Dragonfly ¡in ¡2014 ¡in ¡the ¡Coma ¡cluster ¡
• Combined ¡data ¡with ¡SDSS, ¡CFHT
• Radial ¡velocity ¡measurements ¡(Coma: ¡cz ∼ 7090 ¡km/s)
• Stony ¡Brook, ¡National ¡Astronomical ¡Observatory ¡of ¡Japan ¡(NAOJ) ¡follow ¡up
• Discovery ¡of ¡854 ¡UDGs ¡in ¡the ¡Coma ¡cluster
• Analyzed ¡data ¡from ¡the ¡Subaru ¡

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2015a, ¡Koda et ¡al. ¡2015

Dragonfly ¡44: ¡Fun ¡Facts

• Chosen ¡because ¡it’s ¡the ¡second ¡brightest, ¡

and ¡one ¡of ¡the ¡largest

• Apparent ¡magnitude: ¡mg ~ ¡19.4
• Spectrum ¡obtained ¡with ¡Keck ¡I
• No ¡tidal ¡features

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2015a,2016

Dragonfly ¡44: ¡Spectrum

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2015b

• Radial ¡velocity ¡calculated ¡from ¡

best ¡fit

• cz = ¡6280 ¡± 120 ¡km ¡s-­‑1
• Falls ¡within ¡Coma ¡cluster ¡

velocity ¡distribution

• Re ~ ¡4.3 ¡kpc

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2015a

Dragonfly ¡44: ¡Mass ¡Calculations

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2016

• Follow ¡up ¡spectrum ¡obtained ¡with ¡Keck ¡II
• Similar ¡radial ¡velocity ¡/ ¡effective ¡radius ¡obtained
• σ ~ ¡47 ¡km ¡s-­‑1
• Re ~ ¡4.3 ¡kpc
• Enclosed ¡mass ¡within ¡the ¡half ¡light ¡radius:

à

• Very ¡high ¡mass ¡considering ¡stellar ¡population
• Mass ¡to ¡light ¡ratio ¡is ¡typical ¡for ¡low ¡mass ¡dwarf ¡galaxies, ¡but ¡not ¡for ¡a ¡galaxy ¡this ¡massive

Dragonfly ¡44: ¡Dark ¡Matter ¡and ¡GCs

• Stellar ¡mass ¡calculated ¡from ¡i-­‑band ¡luminosity: ¡M* ≈ 3 ¡× 108 M⦿
• fdm = ¡[M(r ¡< ¡r1/2 ¡) ¡− ¡0.5M*]/M(r ¡< ¡r1/2 ) ¡≈ ¡98 ¡% ¡!!!!!
• Has ¡~36 ¡observableGCs, ¡which is ¡similar to what galaxies of ¡comparablemass have
• Say ¡RGC = ¡Re × 1.5 ¡≈ ¡6.5 ¡kpc
• Cutoff ¡magnitude ¡ of ¡mg = ¡27.2
• Estimate a ¡total population of ¡~96 ¡after corrections
• Halo ¡mass estimation: ¡Mhalo ≈ ¡8 ¡× 1011 M⦿
• Ratio ¡of ¡stellar mass to halo ¡mass: ¡~ ¡0.0003
• Off ¡by a ¡factor ¡of ¡100!

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2016, ¡Beasley ¡et ¡al. ¡2016 ¡

Reference: ¡van ¡Dokkum et ¡al. ¡2016

VCC ¡1287: ¡Fun ¡Facts

• In ¡Virgo, ¡which ¡is ¡known ¡for ¡its ¡abnormalities
• Photometry ¡obtained ¡with ¡CFHT ¡/ ¡MegaCam
• Re ≈ ¡2.4 ¡kpc
• GC ¡spectra ¡method
• No ¡tidal features

VCC ¡1287

Reference: ¡Beasley ¡et ¡al. ¡2016

Tidally ¡disrupted ¡M85 ¡in ¡Virgo

Reference: ¡Beasley ¡et ¡al. ¡2016

VCC ¡1287: ¡Mass ¡Estimates ¡from ¡GCs

• 22 ¡± 8 ¡GCs
• Cutoff ¡magnitude ¡of ¡mi = ¡23.1
• σ ≈ ¡33 ¡km ¡s-­‑1
• Two approaches ¡for mass estimates

1. Assume GC ¡dispersion is ¡indicative of ¡the system 2. Tracer ¡Mass Estimator: ¡estimate mass out ¡to outermost GC

à à

M* ≈ 2.8 ¡× 107 M⦿

Reference: ¡Beasley ¡et ¡al. ¡2016

VCC ¡1287: ¡Dark ¡Matter ¡Estimates

• From ¡simulated ¡mass ¡profiles: ¡Mhalo = ¡(8 ¡± 4) × 1010 M⦿
• Harris ¡et ¡al. ¡2013: ¡

MGCs / ¡Mhalo = ¡6 × 10-­‑5 à accounting ¡for ¡the ¡~ ¡22 ¡GCs… ¡ ¡ ¡Mhalo ≈ ¡7.3 ¡× 1010 M⦿ … ¡consistent!

• Has ¡a ¡halo ¡mass ¡similar ¡to ¡the ¡Large ¡Magellanic Cloud ¡(LMC)
• Dark ¡matter ¡fraction ¡99%!
• Ratio ¡of ¡stellar ¡mass ¡to ¡halo ¡mass ¡is ¡~ ¡3.5 ¡× 10-­‑4
• Normal ¡would ¡be ¡10-­‑2

Reference: ¡Beasley ¡et ¡al. ¡2016

Conclusion ¡and ¡Next ¡Steps ¡

• “Matching ¡up” ¡stellar ¡mass ¡with ¡halo ¡mass ¡is ¡risky
• Perhaps ¡UDGs ¡were ¡dwarf ¡galaxies ¡that ¡were ¡halted ¡early ¡due ¡to ¡gas ¡starvation ¡as ¡it ¡

fell ¡into ¡their ¡cluster, ¡and ¡were ¡unable ¡to ¡grow ¡in ¡stellar ¡mass ¡as ¡it ¡has ¡in ¡dark ¡matter

• Counting ¡up ¡GCs ¡vs. ¡direct ¡spectrum
• Need ¡more ¡data!