[論文レビュー] A statistical study of nearby galaxies - I: NIR growth curves and optical-to-NIR colors as a function of type, luminosity and inclination

Michel Fioc, B. Rocca‐Volmerange|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 1999

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ひとこと要約

本研究では、約1000個の近傍銀河の近赤外 (NIR) 成長曲線および光度からNIRへの色を分析し、開口度数マグニチュードを用いて全マグニチュードおよび絶対マグニチュードを導出する。色勾配が強く、スパイラル銀河では傾き依存の赤みが認められるが、レンズ型銀河では認められない。また、明確な色-タイプ関係が存在し、初期期および中間スパイラル銀河では色-マグニチュード関係が急であることが判明。星形成歴の正確なモデリングには、光学およびNIRデータの統合が不可欠であることが示された。

ABSTRACT

Growth curves of the near-infrared (NIR) magnitude as a function of the aperture have been built and used to derive NIR total magnitudes from aperture data taken from the literature. By cross-correlating with optical and redshift data, absolute magnitudes and optical-to-NIR colors have been computed for some 1000 galaxies of different types. Significant color gradients are observed, underlining that small aperture colors may lead to a biased picture of the stellar populations of galaxies. A statistical analysis using various estimators taking into account the intrinsic scatter has been performed to establish relations between the colors, the morphological type, the inclination or the shape, and the intrinsic luminosity. The combination of the optical and the NIR should obviously improve our understanding of the evolution of galaxies. Despite the intrinsic scatter, especially among star-forming galaxies, optical-to-NIR colors show a very well defined sequence with type, blueing by 1.3 mag from ellipticals to irregulars. The colors of spiral galaxies strongly redden with increasing inclination and put new constraints on the modeling of the extinction. No such effect is observed for lenticular galaxies. We also find that rounder ellipticals tend to be redder. A color-absolute magnitude relation is observed inside each type, with a slope significantly steeper for early and intermediate spirals than for ellipticals or late spirals. This stresses the importance of considering both the mass and the type to study the star formation history of galaxies.

研究の動機と目的

• 近傍銀河の全マグニチュードおよび絶対マグニチュードを、開口度数光度測定およびNIR成長曲線を用いて正確に導出すること。
• 光学からNIRへの色が形態的タイプ、明るさ、傾きにどのように変化するかを調査すること。
• ほこりの減光が観測色に与える影響、特にスパイラル銀河において評価すること。
• さまざまな銀河タイプにおける色-絶対マグニチュード関係を検討し、その傾きが形態および明るさにどのように依存するかを特定すること。
• 色の固有分散を定量的に評価し、その結果、星族モデル化への影響を検討すること。

提案手法

• 文献から得た開口度数光度測定データを基に、近赤外 (NIR) 成長曲線を構築した。
• 成長曲線の外挿を用いて、制限された開口度数測定値から全マグニチュードを推定した。
• 光学マグニチュードおよび赤方偏移データと照合し、絶対マグニチュードおよび光学-からNIRへの色インデックスを計算した。
• 固有分散を考慮した統計的推定器を用いて、色、タイプ、傾き、明るさの間の関係をモデル化した。
• 形態的タイプ (E/S0/Sa/Sb/Sc/Irr) で銀河を分類し、傾き依存色の傾向を測定した。
• 各形態的タイプ内での色-絶対マグニチュード関係を分析し、その勾配と分散を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学からNIRへの色は、銀河の形態的タイプに応じてどのように変化するか。また、ハッブル図に沿って一貫した傾向が存在するか。
• RQ2 銀河の傾きは、特にスパイラル銀河において、観測された光学-からNIRへの色にどの程度の影響を及ぼすか。
• RQ3 各銀河タイプ内での色-絶対マグニチュード関係の性質は何か。その勾配はタイプによってどのように変化するか。
• RQ4 色の固有分散は、小開口度数色が星族の性質を推定する際に信頼性にどの程度影響を及ぼすか。
• RQ5 レンズ型 (S0) 銀河はスパイラル銀河と同様に傾き依存の色勾配を示すか。これはほこりの幾何構造にどのような意味を持つのか。

主な発見

• 楕円銀河から不規則銀河にかけて明確な色シーケンスが存在し、光学-からNIR範囲で1.3マグニチュード分色が青くなる。
• スパイラル銀河では、傾きが大きくなるにつれて顕著な赤みが認められ、強いほこり減光効果が示唆されるが、レンズ型銀河では同様の傾向は認められない。
• 丸みを帯びた楕円銀河は系統的に赤くなる傾向があり、形態と星族性質の間の関係が示唆される。
• 色-絶対マグニチュード関係の勾配は、初期期および中間スパイラル銀河 (Sa–Sb) で楕円銀河や遅いスパイラル銀河 (Sc–Irr) より急で、星形成歴の違いを示唆している。
• 特に星形成銀河において顕著な固有分散が観測され、小開口度数色測定値が星族性質を推定する際の限界を強調している。
• 光学およびNIRデータの組み合わせにより、銀河進化および星族構成のモデリングがより強固なフレームワークで可能になる。