[論文レビュー] Galaxy Orientation and Alignment Effects in the SDSS DR6

Robert J. Siverd, Barbara Ryden+1 more|ArXiv.org|Mar 13, 2009

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用数 14

ひとこと要約

本研究は、SDSS DR6の低赤方偏移銀河サンプルを用いて、銀河の向きと整列効果を調査した。赤く、楕円型のホスト銀河に近接した衛星（$\Delta R < 250\,h^{-1}\text{ kpc}$）は、その投影した主軸に沿って強く整列しており、遠方の衛星と比較して、分率的非等方性が約40%高い。また、等高線のねじれや汚染による系統的バイアスが位置角測定に影響することを特定した。

ABSTRACT

We identify, categorize, and quantify alignment effects among host and satellite galaxies using a spectroscopically-confirmed, low-redshift (z&lt;0.23) galaxy sample from the Sloan Digital Sky Survey Data Release 6. Consistent with other recent findings, we find that satellite galaxies (SGs) of red, centrally concentrated (elliptical) host galaxies (HGs) with radial velocity separation |Delta_V|&lt;600 km/s preferentially reside near the projected major axes of their HGs. Among these, this preference is strongest for highly concentrated, red SGs. We find that fractional anisotropy increases with decreasing Δ_V and Delta_R and is nearly 40% greater among the closest SGs (Delta_R&lt;250 kpc/h) relative to more distant (Delta_R&gt;500 kpc/h) SGs. For highly concentrated SGs at small (&lt;300 kpc/h) projected separation, we observe a strong radial (hostward) alignment signal in isophotal position angles (PAs) due to isophotal twisting and contamination that is not present when using galaxy model PAs. Among objects for which both isophotal and galaxy model PAs agree to &lt;15 degrees, this elongation signal is significantly weaker. We also investigate the "Holmberg Effect," a well-known result wherein nearby (&lt;40 kpc/h) SGs of large, inclined spiral HGs were seen to preferentially reside near the minor axes of their HGs. Survey limitations preclude a strict test of this effect using only SDSS spectroscopic galaxies. By adopting a looser set of cuts than those of Holmberg's study, we recover a comparable preference among faint blue SGs for the HG minor axis at marginal significance (~3 sigma). We conclude that several types of alignment likely exist among different galaxy populations, but that the observed nature and strength of alignment trends depend sensitively on both selection criteria and on the method used to determine galaxy orientation.

研究の動機と目的

• SDSS DR6の低赤方偏移分光的サンプルを用いて、ホスト銀河と衛星銀河の間の整列効果を定量化すること。
• 径方向速度差（$\Delta V$）と投影半径差（$\Delta R$）が衛星-ホスト整列に与える影響を調査すること。
• サンプル選択、測定誤差、等高線汚染が観測された整列信号に与える影響を評価すること。
• 最近のSDSSデータを用いて、緩い選択基準を適用することで、議論のあったホルムバーグ効果を再表現・検証すること。
• 文献における不一致を解消するため、銀河向き測定法における系統的バイアスを特定すること。

提案手法

• 正確な赤方偏移を得るため、SDSS DR6の分光的に確認された銀河の低赤方偏移（$z < 0.23$）サンプルを用いた。
• 物理的に関連するシステムを特定するため、径方向速度差（$|\Delta V| < 600\,\text{km/s}$）と投影距離差（$\Delta R$）に基づいてホスト-衛星ペアを定義した。
• 表面密度のフィッティングによる等高線位置角と、Sersicまたはde Vaucouleursフィッティングによるモデルベースの位置角を用いて、銀河の向きを測定した。
• 観測された衛星分布を等方的期待と比較することで、分率的非等方性を用いて整列を定量化した。
• 整列傾向の有意性を評価するための統計的検定を実施し、淡い青い衛星に対してホルムバーグ効果のわずかな（$\sim 3\sigma$）検出が得られた。
• 異常な物体の視覚的点検を通じて、等高線のねじれと汚染が径方向整列バイアスの原因であることを特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤く、中心に集中したホスト銀河の衛星銀河は、ホストの投影主軸に沿って整列を示す傾向があるか？
• RQ2 衛星-ホスト整列の強さは、径方向速度差（$\Delta V$）と投影半径差（$\Delta R$）にどのように依存するか？
• RQ3 等高線のねじれと汚染は、銀河位置角の測定をどの程度バイアスさせ、誤った径方向整列信号を引き起こすか？
• RQ4 緩いホルムバーグの元来の選択基準を用いて、SDSS DR6でホルムバーグ効果を再現できるか？
• RQ5 過去の研究が銀河整列に関して矛盾した結果を報告するのはなぜか？選択効果と測定法の役割は何か？

主な発見

• 径方向速度差が$|\Delta V| < 600\,\text{km/s}$の赤く楕円型のホスト銀河の衛星銀河は、ホストの投影主軸に強く整列している。
• 最も近接した衛星（$\Delta R < 250\,h^{-1}\text{ kpc}$）の分率的非等方性は、より遠方の同伴（$500\,h^{-1}\text{ kpc} < \Delta R < 1000\,h^{-1}\text{ kpc}$）と比較して約40%高い。
• 小径距離（$\Delta R < 300\,h^{-1}\text{ kpc}$）で高い集中度を示す衛星では、等高線のねじれと汚染により強い径方向（ホスト向き）整列信号が現れるが、一貫したモデルベースの位置角を使用するとこの信号は消失する。
• 等高線位置角とモデル位置角が$15^\circ$以内で一致するシステムでは、径方向延長信号は顕著に弱く、測定バイアスが示唆される。
• 緩いホルムバーグ基準を適用した場合、わずかな（$3.4\sigma$）がらくしん、淡い青い衛星が傾いたスパイラルホストの短軸に整列する傾向が再現され、元の効果と整合的である。
• 文献における不一致は、主にサンプル選択の違いと、等高線ベースとモデルベースの位置角の使用による系統的バイアスに起因しており、これらが整列測定に影響を与えている。