[論文レビュー] Formation and evolution of dwarf elliptical galaxies I. Structural and kinematical properties

S. De Rijcke, D. Michielsen+3 more|ArXiv.org|Dec 21, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 67被引用数 73

ひとこと要約

本研究は、ESO Large Programから得た深さのあるスペクトロスコピーおよび全バンド画像を用いて、矮小楕円銀河（dEs）の構造的および運動的性質を調査している。dEsは基本平面（FP）の上に位置しており、一変量図において明確に分離したシーケンスを示す。これは、赤移に依存しない星形成効率と超新星後の質量損失を組み込んだ半アナリティカルモデルが、赤移に依存する星形成効率を仮定するモデルよりも、より適切に説明できる。

ABSTRACT

This paper is the first in a series in which we present the results of an ESO Large Program on the kinematics and internal dynamics of dwarf elliptical galaxies (dEs). We investigate the relations between the parameters that quantify the structure and internal dynamics of dEs such as the Faber_Jackson relation and the Fundamental Plane (FP). We show that the dE sequences in the various diagrams are disjunct from those traced by bright and intermediate-luminosity elliptical galaxies and bulges of spirals. It appears that semi-analytical models (SAMs) are able to reproduce the position of the dEs in those diagrams. While these findings are clearly a success for the hierarchical-merging picture of galaxy formation, they do not necessarily invalidate the alternative ``harassment'' scenario, which posits that dEs stem from perturbed and stripped late-type disk galaxies that entered clusters and groups of galaxies about 5 Gyr ago.

研究の動機と目的

• 深さのあるスペクトロスコピーおよび全バンド画像を用いて、矮小楕円銀河（dEs）の構造的および運動的性質を特定すること。
• dEsが明るい楕円銀河およびバルジと同一のスケーリング関係に従うかどうか、特に基本平面（FP）をテストすること。
• 観測されたパラメータ空間の分布を用いて、dE形成理論（階層的合体対比してのハラスメント）を検証すること。
• 超新星駆動型質量損失と星形成効率がdEの性質に与える影響を評価すること。
• dEsが均質な集団を形成するのか、それとも原始的および最近変換されたシステムの混合であるのかを検討すること。

提案手法

• 15個のdEsに対して主軸および副軸方向の深さのあるスペクトルを取得し、速度分散（σ）を測定。22個のdEsに対して全バンド画像を取得し、Bバンドの等価光度（LB）、半光半径（Re）、平均表面輝度（Ie）を決定。
• 一変量図（log LB 対 log σ、log LB 対 log Re、log LB 対 log Ie、log Re 対 log Ie）におけるdEsの分布をマッピング。
• dEsを（log σ、log Re、log Ie）パラメータ空間に投影し、明るい楕円銀河およびスパイラルバルジによって定義された基本平面（FP）に対する相対的位置を比較。
• 本研究のデータを、他の2つの最近発表された大規模データセットと統合し、統計的有意性と光度範囲のカバー範囲を向上。
• 星形成効率が一定か赤移に依存するかの異なる設定を持つ半アナリティカルモデル（SAMs）の予測を評価。
• 特に光度が低下するに従って増加する傾向を示すFP残差（dEがFPからどれほどずれているか）を診断指標として用い、モデルの予測をテスト。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 矮小楕円銀河（dEs）は、明るい楕円銀河およびスパイラルバルジと同一の構造的および運動的スケーリング関係に従うか？
• RQ2 dEsは、より質量の大きな銀河によって定義された基本平面（FP）に対してどこに位置するか？
• RQ3 階層的合体に伴う一定の星形成効率とハラスメントシナリオのどちらが、観測されたdEパラメータ空間分布を最もよく再現するか？
• RQ4 dEsのFP残差（FPからのずれ）は光度にどのように変化するか。これは、その形成歴史に何を示唆するか？
• RQ5 内部プロセス（例：超新星駆動型質量損失）と外部プロセス（例：潮汐的ストリッピング）は、dEの構造的性質にどの程度影響を及ぼすか？

主な発見

• dEsは、一変量図（log LB 対 log σ、log LB 対 log Re など）において、明るい楕円銀河およびスパイラルバルジが示すシーケンスとは明確に分離した離散的なシーケンスを形成している。
• dEsは、基本平面（FP）の上に系統的に位置しており、光度が低下するに従ってFP残差が増加しており、これはdEsが質量の大きな銀河のFPに予想されるよりもより拡散的であることを示している。
• 星形成効率が一定で赤移に依存せず、超新星後の質量損失反応を組み込んだ半アナリティカルモデル（SAMs）は、（log σ、log Re、log Ie）パラメータ空間におけるdEsの観測位置と、光度が低下するに従って増加するFP残差のトレンドをうまく再現している。
• 星形成効率が赤移とともに増加するSAMsは、観測されたdEシーケンスを適切に占めることができず、観測データによって除外される。
• dE関係における観測された宇宙的散乱（特にlog Re 対 log Ie）は、測定誤差だけでは説明できないため、フィードバックや潮汐的ストリッピングなどの内部および外部プロセスへの顕著な感受性を示している。
• データはハラスメントシナリオを完全に除外しない。dEsは、Scd銀河や不規則銀河といった可能性のある前身天体とパラメータ空間で重複しており、dEsが原始的および最近変換されたシステムの混合集団である可能性を示唆している。