[論文レビュー] 3D Spectroscopy with VLT/GIRAFFE - IV: Angular Momentum and Dynamical Support of Intermediate Redshift Galaxies

M. Puech, F. Hammer+2 more|ArXiv.org|Jan 25, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 71被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、VLT/GIRAFFEを用いた3次元分光計測により、赤方偏移z ≈ 0.6の32個の中間赤方偏移銀河を分析し、角運動量の進化と力学的安定性の変化を調査した。その結果、z ≈ 0.6における回転円盤銀河は、現在のスパイラル銀河と同等の比角運動量とサイズを示す一方、運動学的に複雑な銀河はより高い散らばりを示し、大規模合体によって軌道的角運動量がスピン角運動量に変換される非線形的ランダムウォーク的進化が支配的であることが示された。

ABSTRACT

[Abridged] One of the most outstanding problems related to numerical models of galaxy formation is the so-called ``angular momentum catastrophe''. We study the evolution of the angular momentum from z~0.6 to z=0 to further our understanding of the mechanisms responsible for the large angular momenta of disk galaxies observed today. This study is based on a complete sample of 32, 0.4

研究の動機と目的

• z ≈ 0.6からz = 0への中間赤方偏移銀河における角運動量と力学的安定性の進化を調査すること。
• 現在の円盤銀河に観測される高い角運動量が、合体駆動プロセスによって説明可能かどうかを検証すること。
• 過去8Gyrにわたり、大規模合体とガス降着が円盤銀河の運動学的性質と角運動量に与える影響を評価すること。
• 運動学的分類（回転円盤、摂動を受ける回転銀河、複雑な運動学的性質）が力学的進化をどの程度的確に反映しているかを評価すること。
• Hammerら（2005）が提唱した「スパイラル再構築」仮説を検証すること。この仮説では、現在のスパイラル銀河が大規模合体後にガス降着によって再形成されるとされる。

提案手法

• 0.4 ≤ z ≤ 0.75の32個の銀河について、FLAMES/GIRAFFEの積分場分光計測を用いて空間的に分解された運動学的特性を取得した。
• 速度場の形状に基づき、銀河を3つの運動学的タイプに分類した：回転円盤（11個）、摂動を受ける回転銀河（7個）、複雑な運動学的性質（14個）。
• 各銀河について、比角運動量（j_disk）と力学的安定性（V/σ比）を計算した。
• 遠方銀河のj_disk–V_maxおよびR_d–V_max関係を、現在の銀河と比較し、進化のトレースを行った。
• T.J. Coxが提供した流体力学的シミュレーションを用いて、合体駆動型円盤再形成と角運動量変換をモデル化した。
• 加熱機構（例：小規模合体、ガス降着）がV/σ比および角運動量分散に与える影響を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ≈ 0.6における回転円盤銀河の比角運動量（j_disk）は、現在のスパイラル銀河と比べてどの程度か？
• RQ2 運動学的に複雑な銀河のj_disk–V_maxおよびR_d–V_max平面における観測された散らばりは、大規模合体がどのように関与しているか？
• RQ3 遠方の回転円盤銀河が現在の円盤銀河よりも低いV/σ比を示す理由は何か？この差を引き起こす物理的過程は何か？
• RQ4 「スパイラル再構築」仮説が、現在の円盤銀河に観測される高い角運動量をどの程度説明できるか？
• RQ5 銀河の角運動量進化は非線形的ランダムウォークとして記述可能であり、その進化を駆動するプロセスは何か？

主な発見

• z ≈ 0.6における遠方の回転円盤銀河は、比角運動量（j_disk）および円盤スケール長（R_d）において、現在のスパイラル銀河と統計的に区別できない。
• 運動学的に複雑な銀河は、回転円盤銀河と比較して、j_disk–V_maxおよびR_d–V_max平面において顕著に高い散らばりを示しており、より大きな力学的破壊が生じていることを示唆している。
• 特に摂動を受ける回転を示す銀河を含む遠方銀河は、現在の銀河よりも低いV/σ比を示しており、加熱機構による乱流の増加を示唆している。
• V/σの観測された進化は、小規模合体やガス降着による加熱と整合的であり、角運動量の混合にも寄与する可能性がある。
• 角運動量の進化は非線形的ランダムウォークに従っており、大規模合体が、軌道的角運動量をスピン角運動量に変換する主な駆動要因である。
• 結果は、「スパイラル再構築」仮説を支持しており、現在のスパイラル銀河が大規模合体後にガス降着によって再形成され、高い角運動量を獲得していることを説明する。