[論文レビュー] Early-type galaxies in the SDSS

Mariangela Bernardi, Sheth, R. K.+29 more|arXiv (Cornell University)|Oct 15, 2001

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文はスローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）のほぼ9,000個の初期型銀河を分析し、そのスケーリング関係、進化、および星々の集団的性質を特徴づけている。形態的および分光的選別を用いて、明るさ、サイズ、ドレープ速度分散、色が強く相関していることが判明した。ファンドメンタルプレーンおよび星々の集団モデルは、約90億年前以降に消極的進化していることを示しており、複数のバンドと環境にわたって一貫している。

ABSTRACT

A sample of nearly 9000 early-type galaxies, in the redshift range 0.01

研究の動機と目的

• SDSSにおける初期型銀河のスケーリング関係（明るさ、サイズ、速度分散、色）を特徴づけること。
• 宇宙時間にわたるこれらの銀河の進化を定量化し、真の物理的進化と観測的選別効果を区別すること。
• 合成スペクトルを用いて、速度分散および赤方偏移に応じた化学成分および分光的特徴の依存関係を調査すること。
• 環境密度が初期型銀河の構造的・光度的・星々の集団的性質に顕著な影響を及ぼすかどうかを評価すること。
• 観測された傾向が、単一爆発星々集団モデルおよび約90億年前からの消極的進化と整合しているかどうかを検証すること。

提案手法

• 0.01 ≤ z ≤ 0.3 の範囲で、形態的および分光的基準に基づきSDSSから初期型銀河を選別した。
• SDSSフィルタ（g*, r*, i*, z*）を用いて、明るさ（L）、効果的半径（R）、表面輝度（I）、速度分散（σ）、色を測定した。
• 模擬カタログを用いて、スケーリング関係およびフィッティング手法における測定バイアスをモデル化・補正した。
• 同じ速度分散、明るさ、サイズ、赤方偏移、環境を持つ銀河のスペクトルを合成し、高信噪比の合成スペクトルを作成した。
• ファンドメンタルプレーンをフィット：R ∝ σ^1.49 ± 0.05 × I^−0.75 ± 0.01、L ∝ σ^3.91 ± 0.20 および L ∝ R^1.58 ± 0.06 を導出した。
• 観測された線強度インデックス（Hβ、Mg2、Mg b、⟨Fe⟩）を単一爆発星々集団モデル（例：Worthey 1994）と比較し、年齢および金属量の進化を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSSの赤方偏移範囲にわたって、初期型銀河における明るさ、サイズ、速度分散、色の相関関係はどのように現れるか？
• RQ2 ファンドメンタルプレーンおよびスケーリング関係の観測された傾向が、真の物理的進化と選別効果のどちらに起因しているか、その程度はいかほどか？
• RQ3 化学成分（Mg2、Mg b、⟨Fe⟩、Hβ）は速度分散および赤方偏移とどのように相関し、形成時期に何を示唆するか？
• RQ4 銀河の性質に環境（銀河団 vs. フィールド）に顕著な依存性があるか。もしあるなら、観測された関係にどのように影響を与えるか？
• RQ5 明るさおよび色の観測された進化は、約90億年前に形成された消極的進化星々集団と整合しているか？

主な発見

• ファンドメンタルプレーン関係は R ∝ σ^1.49 ± 0.05 × I^−0.75 ± 0.01 であり、g*, r*, i*, z* バンドで一貫したスケーリングを示している。
• 明るさは速度分散に対して L ∝ σ^3.91 ± 0.20、サイズに対して L ∝ R^1.58 ± 0.06 とスケーリングしており、強い構造的および力学的相関を示している。
• 質量対光度比は、固定明るさで M/L ∝ L^0.14 ± 0.02、固定質量で M/L ∝ M^0.22 ± 0.05 とスケーリングしており、やや弱い質量対光度の進化を示唆している。
• 固定速度分散において、高赤方偏移銀河（z ≈ 0.2）は局所銀河よりも青く、Mg2は弱く、Hβ吸収は強いことから、約20億年若い年齢を示している。
• 化学成分の傾向は、Hβ ∝ σ^−0.25 ± 0.02、Mg2 ∝ σ^0.18 ± 0.02、Mg b ∝ σ^0.28 ± 0.02、⟨Fe⟩ ∝ σ^0.10 ± 0.03 であり、より大きな質量の銀河で高い金属量であることを示している。
• 色および分光的特徴の進化は、星の大部分が約90億年前に形成された消極的進化星々集団と整合しており、スペクトルや色-等級関係に環境依存性は顕著でない。