[論文レビュー] Box- and peanut-shaped bulges. III. A new class of bulges: Thick Boxy Bulges

R. Luetticke, M. Pohlen+1 more|ArXiv.org|Jan 6, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、縁面に向けられた円盤銀河に見られる、通常のボックス型/ピーナッツ型ぶちとは著しく異なる大きさと形態を示す「厚みのあるボックス型ぶち」（TBBs）という新しいぶちのクラスを紹介する。TBBsは異常に大きく（BUL/D₂₅ > 0.5）、形態的に混乱しており、バーバー不安定性ではなく、やわらかい合体や衛星の吸収によって形成された可能性が高い。研究では、S0-Sd銀河の2%およびボックス/ピーナッツ型ぶち銀河の4%がTBBsを有しており、その拡張したボックス型構造は単にバーによって説明できるものではなく、吸収がこのクラスの主な形成機構であることを示唆している。

ABSTRACT

Inspecting all 1224 edge-on disk galaxies larger than 2' in the RC3 on DSS images we have found several galaxies with extraordinary bulges meeting two criteria: They are box shaped and large in respect to the diameters of their galaxies. These bulges are often disturbed, show frequently prominent irregularities and asymmetries, and some possess possible merger remnants or merging satellites. For these bulges we have introduced the term "Thick Boxy Bulges" (TBBs). About 2% of all disk galaxies (S0-Sd), respectively 4% of all galaxies with box- and peanut-shaped (b/p) bulges, belong to this class of galaxies. Using multicolour CCD and NIR data we have enlarged and followed up our sample of nearly 20 galaxies with a TBB. The disturbed morphology of a large fraction of these galaxies shows that many of the TBB galaxies are not dynamically settled. For the TBBs the extent of the box shape seems to be too large to result from a normal bar potential. Therefore we conclude that two classes of b/p bulges exist with different origins. While most (~96%) b/p bulges can be explained by bars alone, the extended boxy structures of TBBs result most likely from accreted material by infalling satellite companions (soft merging).

研究の動機と目的

• 縁面に向けられた円盤銀河において、通常のボックス/ピーナッツ型ぶちとはサイズと形態の点で逸脱する新しいぶちのクラスを特定し、特徴を明らかにすること。
• これらのぶちに見られるボックス型構造の広がりが、バー駆動の準安定的進化によって説明可能かどうかを調査すること。
• 吸収および小規模合体が、これらの極端なぶちの構造的および動力学的性質に果たす役割を特定すること。
• これらのぶちの統計的出現頻度と環境的文脈を評価し、その形成シナリオを制約すること。

提案手法

• D₂₅ > 2′ を満たすRC3カタログに掲載された1,224個の縁面円盤銀河（S0-Sd）を対象に、デジタル天の川星図（DSS）画像を用いた体系的な視覚的点検。
• TBB候補約20個に対して、後続の多色CCDおよび近赤外（NIR）画像観測を実施し、構造的および光度的性質を分析。
• ぶちの形態的分類を、形状（ボックス型/ピーナッツ型）と銀河直径に対する大きさ（BUL/D₂₅ > 0.5）に基づいて実施。
• 標準的なボックス/ピーナッツ型ぶち（b/pぶち）と比較し、対称性、不規則性、および運動学的特徴の違いを評価。
• 光度、チリ分布、星形成率などの環境的および構造的データを用いて、合体／吸収シナリオを裏付ける。
• 小規模合体およびやわらかい吸収に関する既存のシミュレーションおよび観測研究と照合し、形成仮説の妥当性を検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TBBsは、サイズ、形態、動力学的状態の点で、標準的なボックス/ピーナッツ型ぶちとはどのように異なるか？
• RQ2 TBBsに見られる拡張したボックス型構造は、バー駆動の準安定的進化によって説明可能か、それとも外部の誘発要因（例：衛星の吸収）が不可欠か？
• RQ3 TBBsは円盤銀河全体およびすべてのb/pぶちの中でどの程度の頻度で出現するか？ その頻度は、その形成メカニズムに何を示唆するか？
• RQ4 TBB銀河に見られる形態的奇抜性（合体の痕跡、非対称性、チリの特徴）は、吸収シナリオをどのように支持するか？
• RQ5 TBB銀河に最近の星形成活動が見られる兆候はあるか？ それは、最近の合体または吸収イベントを支持するものか？

主な発見

• すべてのS0-Sd円盤銀河の約2%が「厚みのあるボックス型ぶち」（TBBs）を有しており、すべてのボックス/ピーナッツ型ぶちの4%がこのクラスに属している。
• TBBsは、異常に大きなボックス型構造（BUL/D₂₅ > 0.5）を特徴とし、強い非対称性、不規則性、および最近の相互作用や合体活動の兆候を示している。
• TBBsにおけるボックス型構造の広がりは、バーのポテンシャルだけでは説明できないほど広く、拡張した形態の非バー起源を示唆している。
• TBB銀河の大部分は動的に不安定であり、歪んだ形態と顕著な合体痕跡を示しており、最近の吸収またはやわらかい合体の起源を支持している。
• b/pぶちの2つの異なるクラスの存在が確認された：96%はバー不安定性によって形成されたが、残りの4%（TBBs）は、衛星の吸収またはやわらかい合体によって形成された可能性が高い。
• 2つのTBB銀河における高い星形成率、環境的文脈、および衛星吸収率との整合性といった観測的証拠が、TBB形成における合体／吸収シナリオをさらに支持している。