[論文レビュー] Dark matter in early-type spiral galaxies: the case of NGC 2179 and of NGC 2775

E. M. Corsini, A. Pizzella+7 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Sep 28, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、NGC 2179およびNGC 2775という早期型スパイラル銀河における星間物質およびイオン化ガスの運動学的特性を、速度曲線と分散プロファイルを用いて分析した。その結果、明るい物質（バルジおよびディスク）が1つのディスクスケール長（R_D）以内で支配的であるのに対し、ダークマターは2R_Dを超えて初めて顕著な寄与を示すことが判明し、最近の高光度スパイラル銀河は全半径にわたりダークマター支配であるという主張に反するものである。

ABSTRACT

We present stellar and ionized-gas velocity curves and velocity dispersion profiles for the Sa galaxies NGC 2179 and NGC 2775. Using their luminosity profiles and modeling both their stellar and gaseous kinematics, we have derived the mass distribution of the dark and the luminous matter. This unambiguously shows that, inside one disk length-scale R_D, the stellar bulge and disk account for the whole gravitating mass. The dark matter halo, likely present also at inner radii, becomes an important mass component only for R > 2 R_D. Giving the quantity and quality of the data, our results on these two luminous galaxies serve as strong counter-example to the recent claim according to which also high-luminosity spirals are dark matter dominated at essentially all radii.

研究の動機と目的

• 早期型スパイラル銀河NGC 2179およびNGC 2775における質量分布を調査し、ダークマターの寄与を明らかにすること。
• 最近の主張である高光度スパイラル銀河は全半径にわたりダークマター支配であるという仮説を検証すること。
• 高品質な速度データを用いて星間物質およびガスの運動学的特性をモデル化し、明るい物質とダークマターの成分を分離すること。
• これらの系においてダークマターが顕著な質量成分となる半径範囲を特定すること。
• 2つの良好に観測されたSa型銀河を分析することで、明るいスパイラル銀河に広く見られるダークマター支配という主張に対する反例を提示すること。

提案手法

• NGC 2179およびNGC 2775の高分解能分光測定から、星間物質およびイオン化ガスの速度曲線を測定した。
• 重力ポテンシャルおよび質量分布を制約するため、速度分散プロファイルを導出した。
• 可視物質（バルジおよびディスク）の全質量に与える寄与を推定するために、光度プロファイルをモデル化した。
• 動力学的モデリングを用いて、明るい物質の重力的寄与とダークマターの寄与を分離した。
• 運動学的データと光度モデルを組み合わせて、星、ガス、ダークマターの各成分による質量分布を分解した。
• ダークマターが支配的になるまでの半径範囲を評価するため、2R_Dまでの半径スケールに焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 早期型スパイラル銀河において、1つのディスクスケール長（R_D）以内でダークマターハローが顕著な寄与を示すか？
• RQ2 NGC 2179およびNGC 2775における全質量予算のどの程度が、明るい物質のみで説明可能か？
• RQ3 データが示唆するように、ダークマター成分は2R_Dを超えてのみ支配的になるのか？
• RQ4 星およびイオン化ガスの運動学的プロファイルは、ダークマターの存在と分布をどの程度制約するか？
• RQ5 これらの2つの銀河は、高光度スパイラル銀河が全半径にわたりダークマター支配であるという主張に対する反例として機能できるか？

主な発見

• 1つのディスクスケール長（R_D）以内では、星間バルジおよびディスクの合計質量がNGC 2179およびNGC 2775の全重力質量を説明している。
• ダークマターハローは内側半径に存在する可能性があるが、R_D以内では全質量にほとんど寄与していない。
• 両銀河とも、2R_Dを超えた半径でダークマターが顕著な質量成分となる。
• 本研究で用いた高品質な運動学的データは、高光度スパイラル銀河が全半径にわたりダークマター支配であるという主張に反する。
• 結果として、明るい物質が早期型スパイラル銀河の内側領域で質量予算を支配していることが示され、ダークマター支配という広範な一般化に疑問を呈する。
• 本研究は、高光度スパイラル銀河でさえ、小半径領域においてもダークマターが普遍的に支配的であるという主張に対して、強い観測的証拠を提供している。