[論文レビュー] Dark and luminous matter in the NGC 3992 group of galaxies, II. The dwarf companions UGC 6923, UGC 6940, UGC 6969, and the Tully-Fisher relation

Roelof Bottema|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Apr 19, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 29被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、NGC 3992グループの高解像度H i観測を報告し、低表面輝度の矮星銀河3個（UGC 6923、UGC 6940、UGC 6969）に焦点を当てる。最大回転速度は類似しているが、UGC 6969は支配的であるダークマター・ハローのおかげで剛体的挙動に近い上昇を示す一方、UGC 6923はより高い光度ゆえにバリオン成分の寄与が顕著である。NFW-CDMモデルはUGC 6923には適合するが、UGC 6969には不適合であり、LSB銀河におけるCDMハローの普遍性に疑問を呈する。

ABSTRACT

Detailed neutral hydrogen observations have been obtained of the large barred spiral galaxy NGC 3992 and its three small companion spiral galaxies, UGC 6923, UGC 6940, and UGC 6969. Contrary to the large galaxy, for the companions the HI distribution ends quite abruptly at the optical edges. Velocity fields have been constructed from which rotation curves have been derived. Assuming a reasonable M/L ratio, a decomposition of these rotation curves generates nearly equal dark matter halos. When comparing the position-velocity diagrams of the two brightest galaxies, UGC 6923 and UGC 6969, it is obvious that the rotation curve of the latter has a shape closer to solid body than the former, yet the same maximum rotational level is reached. This is likely generated by the equal dark matter halos in combination with UGC 6923 being a factor five more luminous than UGC 6969 and so its luminous matter gives a higher contribution to the rotation in the inner regions. An NFW-CDMLambda dark halo is consistent with the observed rotation curve of UGC 6923 but not consistent with the rotation curve of UGC 6969. If the NGC 3992 group is part of the Ursa Major cluster, then the I-band M/L ratio of NGC 3992 has to be at least 1.35 times as large as that of the average spiral galaxy in the cluster. On the other hand, equal M/L ratios can be achieved when the NGC 3992 group is placed more than 3 Mpc behind the cluster. Both possibilities can explain why NGC 3992 appears to be 0.43 magnitudes too faint for its rotation.

研究の動機と目的

• NGC 3992グループにおけるダークマターおよび可視物質の分布を調査すること、特にその矮星同伴に対して焦点を当てる。
• NFW-CDMダークマター・ハローが低表面輝度銀河の観測回転曲線と整合するかを検証すること。
• NGC 3992のTully-Fisher関係における不整合（回転速度に対して明るさが不足している）を解明すること。
• グループの距離やM/L比がTully-Fisher関係におけるNGC 3992のずれを説明できるかを評価すること。

提案手法

• ウエスターブルク合成電波望遠鏡（WSRT）を用いて、高解像度の中性水素（H i）合成観測を実施した。
• H iデータ・キューブから速度場を構築し、UGC 6923、UGC 6940、UGC 6969の回転曲線を導出した。
• 妥当なIバンド質量-光度比（M/L比）を仮定して、回転曲線を可視物質とダークマター成分に分解した。
• NFW-CDMハロー・モデルを観測回転曲線と比較し、特にUGC 6969に対して検証した。
• Tully-Fisher関係を用いて、NGC 3992の観測明るさと回転速度に基づく予測明るさを比較した。
• 距離およびM/L比の影響を評価し、NGC 3992のTully-Fisher関係におけるずれを説明することを試みた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UGC 6969はUGC 6923と同程度の最大回転速度を示すが、なぜ剛体的挙動に近い回転曲線を示すのか？
• RQ2 NFW-CDMダークマター・ハロー・モデルは、低表面輝度矮星銀河であるUGC 6969の回転曲線と整合するか？
• RQ3 なぜNGC 3992はおおかたのUrsa Majorクラスターデータと比較して0.43等級明るさが不足しているのか？
• RQ4 グループがUrsa Majorクラスタの後方におおよそ3 Mpc以上離れている場合、NGC 3992の観測M/L比はクラスタ全体の傾向と整合するだろうか？
• RQ5 UGC 6923とUGC 6969のダークマター・ハロー質量に類似性があるということは、それらの形成歴にどのような意味を持つのか？

主な発見

• UGC 6923とUGC 6969は、光度に5倍の差があるものの、ほぼ同一の最大回転速度を示す。
• UGC 6969の回転曲線は、UGC 6923よりも急激に上昇（剛体的挙動に近い）しており、内側領域で支配的であるダークマター・ハローの存在を示唆する。
• 妥当なIバンドM/L比を仮定した場合、3つの矮星同伴の回転曲線分解により、ほぼ同一のダークマター・ハロー質量が得られた。
• NFW-CDM Λハロー・モデルはUGC 6923の回転曲線には適合するが、UGC 6969の観測回転曲線を再現できない。
• NGC 3992がTully-Fisher関係で0.43等級明るさが不足しているのは、M/L比が平均のクラスタースパイラル銀河の1.35倍以上であるか、またはグループがUrsa Majorクラスターよりも3 Mpc以上後方にあると仮定すれば説明可能である。
• 同伴銀河のH i分布は光学的縁で急激に終了しているが、NGC 3992はやや明るい径方向のH i拡張を示している。