[論文レビュー] Formation of S0 galaxies through mergers. Bulge-disc structural coupling resulting from major mergers

Miguel Querejeta, M. C. Eliche‐Moral+5 more|Sep 17, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 118被引用数 43

ひとこと要約

本研究では、散逸的N体シミュレーションを用いて、大型合体が、従来は合体駆動形成と矛盾すると考えられていた現実的なバルジ・ディスク構造的結合を持つS0銀河を生成することを示した。プロゲニター構造が破壊された後でも、大型合体は約35億年以内に再び結合を再構築し、観測されたB/T、re、hd、およびn < 2のプロファイルを有する実際のS0銀河と一致する残骸を生成する。これはバーを必要とせず、擬似バルジを含むS0銀河の形成を可能にする。

ABSTRACT

Observations reveal a strong structural coupling between bulge and disc in S0 galaxies, which seems difficult to explain if they have formed from supposedly catastrophic events such as major mergers. We face this question by quantifying the bulge-disc coupling in dissipative simulations of major and minor mergers that result in realistic S0s. We have studied the dissipative N-body binary merger simulations from the GalMer database that give rise to realistic, relaxed E/S0 and S0 remnants (67 major and 29 minor mergers). We simulate surface brightness profiles of these S0-like remnants in the K-band, mimicking typical observational conditions, to perform bulge-disc decompositions analogous to those carried out in real S0s. The global bulge-disc structure of these remnants has been compared with real data, and they distribute in the B/T - r_e - h_d parameter space consistently with real bright S0s, where B/T is the bulge-to-total luminosity ratio, r_e is the bulge effective radius, and h_d is the disc scalelength. Major mergers can rebuild a bulge-disc coupling in the remnants after having destroyed the structures of the progenitors, whereas minor mergers directly preserve them. Remnants exhibit B/T and r_e/h_d spanning a wide range of values, and their distribution is consistent with observations. Many remnants have bulge Sersic indices ranging 1

研究の動機と目的

• 大型および小規模合体が、S0銀河における観測されたバルジ・ディスク構造的結合を再現できるかどうかを検証すること。
• S0銀河における強いバルジ・ディスク結合と、大型合体の破壊的性質との間にある顕著な矛盾を解消すること。
• S0銀河における擬似バルジが、バー駆動の緩和的過程を必要とせずに合体によって形成可能かどうかを特定すること。
• シミュレートされたS0に類似した残骸を、光度的パラメータースペース（B/T、re、hd）において実際のS0銀河と比較すること。

提案手法

• GalMerデータベースから得た散逸的N体合体シミュレーション（大型合体67例、小規模合体29例）を用い、安定化したE/S0およびS0の残骸を生成した。
• 観測的条件下で典型的なKバンド表面輝度プロファイルを再現し、光度的バルジ・ディスク分解を可能にした。
• 標準的なバルジ・ディスク分解手法（例：GALFIT）を適用し、バルジのB/T、re、hd、およびセールスィック指数nを抽出した。
• 実際のS0銀河（NIRS0S調査より）と比較して、シミュレートされた残骸の構造的パラメータをB/T–re–hdパラメータースペースで評価した。
• 必要に応じて、適合の現実性を高めるために追加成分（例：埋め込まれたディスク）を考慮した。
• 時間経過に伴う構造的パラメータの進化を追跡し、特徴の緩和 timescale および長期的安定性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大型合体は、実際のS0銀河で観測されたバルジ・ディスク構造的結合を有するS0残骸を生成できるか？
• RQ2 合体残骸は、観測されたS0銀河と整合するB/T、有効半径（re）、およびディスクスケール長（hd）の値を示すか？
• RQ3 擬似バルジ（n < 2、B/T < 0.4）は、バー駆動の緩和的進化を必要とせずに、大型合体によってS0残骸内で形成可能か？
• RQ4 合体残骸に存在する若い埋め込みディスクが、バルジ構造適合およびセールスィック指数の測定にどのように影響するか？
• RQ5 S0銀河におけるバルジ・ディスク結合は合体起源と整合するか、それとも合体を形成メカニズムとして排除するか？

主な発見

• 大型および小規模合体からのS0に類似した残骸は、NIRS0S調査から得た実際の明るいS0銀河と一貫したB/T–re–hdパラメータースペースに分布している。
• 星の質量の範囲が狭いにもかかわらず、残骸はB/T、re、hd、およびre/hdの値の広い範囲をカバーしており、観測されたパラメータースペースのおよそ1桁分をカバーしている。
• 大型合体残骸の約64%および小規模合体残骸の100%が、1 < n < 2のセールスィック指数を示しており、実際のS0銀河の観測傾向と一致している。
• 約半数の大型合体残骸は、若い星形成内ディスクによる適合バイアスにより、n ≈ 1の不自然に低いn値を示しているが、これは約2〜3億年以内に緩和される見込みである。
• 残骸にディスク様構造および低nバルジが存在することは、擬似バルジがバーまたは緩和的進化を必要とせずに大型合体によって形成可能であることを示唆している。
• 大型合体は、プロゲニター構造を破壊した後でもバルジ・ディスク結合を再構築可能であり、小規模合体は元の結合を保持する。これは、結合が合体物理学の根本的結果である可能性を示唆している。