[論文レビュー] Erratum: Structural properties of disk galaxies. I. The intrinsic equatorial ellipticity of bulges

J. Méndez‐Abreu, J. A. L. Aguerri+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 2007

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 3被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、148個のばりんS0–Sb銀河のバルジの固有の赤道面楕円率を特定するため、Jバンドの2ミクロン全天全天域サーベイ（2MASS）画像に、新規の2次元光度分解アルゴリズム（GASP2D）を適用した。その結果、約80％のバルジが三軸楕円体であり、平均赤道面軸比⟨B/A⟩ = 0.85であることが判明した。これは、バルジが急速な断熱的収縮ではなく、合体または定常的進化によって形成されたことを示唆している。

ABSTRACT

(Abridged) A variety of formation scenarios was proposed to explain the diversity of properties observed in bulges. Studying their intrinsic shape can help in constraining the dominant mechanism at the epochs of their assembly. The structural parameters of a magnitude-limited sample of 148 unbarred S0--Sb galaxies were derived in order to study the correlations between bulges and disks as well as the probability distribution function (PDF) of the intrinsic equatorial ellipticity of bulges. It is presented a new fitting algorithm (GASP2D) to perform the two-dimensional photometric decomposition of galaxy surface-brightness distribution. This was assumed to be the sum of the contribution of a bulge and disk component characterized by elliptical and concentric isophotes with constant (but possibly different) ellipticity and position angles. Bulge and disk parameters of the sample galaxies were derived from the J-band images which were available in the Two Micron All Sky Survey. The PDF of the equatorial ellipticity of the bulges was derived from the distribution of the observed ellipticities of bulges and misalignments between bulges and disks. Strong correlations between the bulge and disk parameters were found. About 80% of bulges in unbarred lenticular and early-to-intermediate spiral galaxies are not oblate but triaxial ellipsoids. Their mean axial ratio in the equatorial plane is <B/A> = 0.85. There is not significant dependence of their PDF on morphology, light concentration, and luminosity. The interplay between bulge and disk parameters favors scenarios in which bulges assembled from mergers and/or grew over long times through disk secular evolution. But all these mechanisms have to be tested against the derived distribution of bulge intrinsic ellipticities.

研究の動機と目的

• バルジの固有の3次元形状を測定することで、銀河バルジの主な形成メカニズムを制約すること。
• 観測された楕円率に依存する従来の研究の限界を是正すること。これは、投影効果や軸のずれによる偏りを含む。
• バルジの形成が、急速な断熱的収縮、合体、または定常的進化のいずれによって支配されているかを、その固有形状を通じて検証すること。
• 観測バイアスに対して頑健な、固有の赤道面楕円率の確率密度関数（PDF）を導出すること。
• 核バーの存在が、バルジの推定形状に与える影響を評価すること。核バーは三軸性を模倣する可能性があるため。

提案手法

• Sérsicバルジと指数的ディスク成分を、一定の楕円率と位置角でモデル化する新しい2次元光度分解アルゴリズム（GASP2D）を開発した。
• ダストや若年星の汚染を最小限に抑えるために、2ミクロン全天全天域サーベイ（2MASS）のJバンド画像にGASP2Dを適用した。
• 構造的パラメータ（例：半光半径、Sérsic指数、スケール長）を安定して推定するために、Levenberg-Marquardt最小二乗法を用いた。
• モンテカルロシミュレーションを用いて、観測された楕円率とバルジ・ディスク間の位置角ずれを統計的に補正し、固有の赤道面楕円率のPDFを導出した。
• 核バーの影響を評価するため、30％および100％の核バー割合を仮定したシミュレーションを行い、それらがもたらすPDFの差を比較した。
• 結果が既知の楕円銀河の基本平面およびFJ/PP関係と整合することを確認するため、妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非ばりんS0–Sb銀河のバルジにおける固有の赤道面楕円率分布は何か？ そして、それは形成メカニズムにどのように制限を加えるか？
• RQ2 観測された楕円率とバルジ・ディスクの軸ずれは、バルジの推定3次元形状にどの程度バイアスをもたらすか？
• RQ3 観測された三軸性は、合体、定常的進化、または初期の断熱的収縮による形成と整合的か？
• RQ4 核バーの存在は、バルジの推定固有形状にどのように影響するか？
• RQ5 バルジの固有楕円率は、形態、明るさ、光の集中度に依存するか？

主な発見

• 非ばりんリング状および初期〜中程度のスパイラル銀河のバルジの約80％は、回転楕円体ではなく三軸楕円体である。これは、非球対称な形成過程を示している。
• 赤道面における平均軸比は⟨B/A⟩ = 0.85であり、これに対応する固有楕円率は⟨E⟩ = 0.15である。この値は、形態、明るさ、光の集中度に著しい依存性を示さない。
• 導出された固有の赤道面楕円率の確率密度関数（PDF）は、核バーの存在の可能性ですら頑健であり、30％の核バー割合を仮定しても同様に成立する。
• バルジは、楕円銀河と同一の基本平面、FJ、PP関係に従う。これは、バルジと楕円銀河の間で共通の形成メカニズムがあることを支持する。
• バルジとディスクのパラメータの強い相関関係（例：バルジの半光半径が増加するにつれてディスクのスケール長も増加、および速度分散とも相関）は、定常的進化が主要な形成経路であることを支持する。
• 結果は、階層的合体およびディスクの定常的進化の数値シミュレーションと整合的であるが、単独ではこれらのメカニズムを区別できない。固有形状は、これらのメカニズムを区別するための重要な判別基準である。