[論文レビュー] Flaring and warping of the Milky Way disk: not only in the gas

C. Alard|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、2MASSデータからの直接的観測的証拠を提示し、天の川銀河の星間ディスクが外縁部でフラーリング（スケール高さの増加）およびワーピング（非対称な垂直方向のずれ）を示すことを示している。これは、HIガスディスクの挙動と一致する。フラーリングは、ディスクの切り捨てを仮定しなくても、銀河の平面付近での星の数の低下を説明でき、従来のモデルが余剰な星の数を別個のヘビー・ディスク成分に起因するとした仮定に挑戦する。

ABSTRACT

This paper presents an investigation of the outer disk structure by using data from a recent release of the 2 micron sky survey (2MASS). This 2MASS data show unambiguously that the stellar disk thickens with increasing distance from the Sun. In one of the field (longitude l$=$240) there is also strong evidence of an assymetry associated with the Galactic warp. This flaring and warping of the stellar disk is very similar to the features observed in the HI disk. The thickening of the stellar disk explains the drop in density observed near the Galactic plane: stars located at lower Galactic latitudes are re-distributed to higher latitudes. It is no longer necessary to introduce a disk cut-off to explain the drop in density. It is also not clear how this flaring disk is distinct from the thick disk in the outer disk region. At least, for lines of sight in the direction of the outer disk, the thickening of the disk is sufficient to account for the excess in star counts attributed by some models to the thick disk.

研究の動機と目的

• 深紫外赤外光度測定を用いて、外縁部の天の川銀河星間ディスクの構造的性質を調査すること。
• 星間ディスクが、HIガスディスクと同様にフラーリングおよびワーピングを示すかどうかを特定すること。
• 単純な指数的ディスクを仮定したモデルと対照的に、銀河の平面付近での観測された星の数の乖離を解明すること。
• 外縁部のライン・オブ・SIGHTにおける観測された星の数の過剰が、別個のヘビー・ディスクに起因するのか、それともディスクのフラーリングに起因するのかを評価すること。
• フラーリングおよびワーピングが、薄いディスクとヘビー・ディスク成分の分離に与える影響を評価すること。

提案手法

• 3つの高緯度領域（l = 66°, 180°, 240°）における2MASSポイント源カタログからの赤外光度測定を用いた。
• 赤方偏移補正に、色-等級関係式 ME = K − 0.659(J − K) を適用し、減光効果を最小限に抑えた。
• ME = 12.5 未満の星の数を1平方度あたりで数え、0.5°の緯度バインにわたって正規化した。
• 正の銀河緯度と負の銀河緯度における星の数の非対称性を分析し、ワーピングの兆候を検出した。
• スケール高さとワーピング振幅が距離に応じて線形に変化するモデルを用いて、垂直方向の数密度プロファイルに最大尤度法を適用した。
• ディスクの切り捨て、等温ディスク、別個のヘビー・ディスクを含む複数のモデルをテストし、フラーリング／ワーピングを含むモデルに優位性を与えた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 天の川銀河の星間ディスクは、HIガスディスクと同様に、銀河中心からの距離が増加するにつれてスケール高さが増加するフラーリングを示すか？
• RQ2 特に外縁部において、星間ディスクに銀河のワーピングの証拠があるか？
• RQ3 銀河の平面付近での星の数の低下は、物理的ディスクの切り捨てではなく、ディスクのフラーリングによって説明できるか？
• RQ4 ディスクのフラーリングは、別個のヘビー・ディスク成分の運動学的および密度的特徴をどの程度模倣するか？
• RQ5 星間ディスクのワーピングの振幅と位相は、HIガスディスクと比較してどの程度か？

主な発見

• 星間ディスクは明確なフラーリングを示しており、太陽からの距離に応じてスケール高さが線形に増加しており、HIガスディスクで観測されたフラーリングと一致する。
• l = 240°の領域で顕著なワーピングが検出され、正の緯度と負の緯度における星の数の非対称性がb ≈ 6°でピークに達しており、HIワーピングと整合的である。
• 星間ディスクのワーピング振幅は、HIディスクの約30％低いが、方向と位相は一致している。
• 星間ディスクのフラーリングは、銀河の平面付近での星の数の低下を自然に説明でき、ディスクの切り捨てをモデルに組み込む必要がなくなる。
• 外縁部に別個のヘビー・ディスク成分の証拠は見当たらない。フラーリングのみで、従来ヘビー・ディスクに起因するとされた過剰な星の数が説明できる。
• 最大尤度法によるモデリングにより、フラーリングおよびワーピングを含むモデルのみがデータに適合し、切り捨てや別個のヘビー・ディスクを含むモデルは拒否された。