[論文レビュー] Galaxy peculiar velocities in the Zone of Avoidance

Khaled Said, R. C. Kraan‐Korteweg+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、深さのあるHIおよびNIR photometricデータを用いて校正された新しい近赤外Tully-Fisher関係を提示し、チリの遮へい領域（ZoA）における銀河の特異速度を測定する。これは、チリの遮へい領域におけるダスト吸収の制限を克服するものである。HI Parkes Deep ZoAおよび2MASX Redshift ZoA調査を用い、南半球の遮へい領域における120個の明るく傾いたスパイラル銀河の正確な距離および特異速度を導出し、最大2500 km/sの速度でGreat Attractorへの流れが明確に示され、観測限界内での初期のGreat Attractorモデルの妥当性が裏付けられた。

ABSTRACT

Dust extinction and stellar confusion of the Milky Way hinder the detection of galaxies at low Galactic latitude, creating the so-called Zone of Avoidance (ZoA). This has hampered our understanding of the local dynamics, cosmic flow fields and the origin of the Cosmic Microwave Background dipole. The ZoA ($|b| \le 5^\circ$) is also excluded from the "whole-sky" Two Micron All-Sky Survey (2MASS) Redshift Survey (2MRS) and 2MASS Tully-Fisher Survey (2MTF). The latter aims to provide distances and peculiar velocities for all bright inclined 2MASS galaxies with $K_s^o$ $\leq 11\hbox{$.\!\!^{ m m}$}25$. Correspondingly, knowledge about the density distribution in the ZoA remains limited to statistical interpolations. To improve on this bias we pursued two different surveys to fill in the southern and northern ZoA. These data will allow a direct measurement of galaxy peculiar velocities. In this paper we will present a newly derived optimized Tully-Fisher (TF) relation that allow accurate measures of galaxy distances and peculiar velocities for dust-obscured galaxies. We discuss further corrections for magnitudes and biases and present some preliminary results on flow fields in the southern ZoA.

研究の動機と目的

• チリの遮へい領域（ZoA）における光学的および近赤外的調査の限界を、ダスト吸収と星の混在のため克服する。
• 新たに校正された近赤外Tully-Fisher関係を用いて、ZoA内の銀河の正確な特異速度を測定する。
• ParkesおよびNançay電波望遠鏡からのHI赤方偏移データと、IRSF望遠鏡からの深さのあるNIR photometricデータを組み合わせることで、南半球ZoAにおける観測的ギャップを埋める。
• 本研究のデータを2MTF調査と統合することで、完全な全天特異速度調査を可能にする。
• 特にGreat Attractorが局所的宇宙流れに与える影響を検証する宇宙論的モデルをテストする。

提案手法

• 遮へい領域内の銀河を検出するために、盲目的なHI調査（HIZoAおよび2MASX Redshift ZoA）を用い、吸収および混在の問題を回避する。
• IRSF 1.4m望遠鏡を用いて、Tully-Fisher関係に必要な正確な等級を取得するため、J、H、Ksバンドのフォローアップphotometryを実施する。
• 888個の銀河を用いて、等高線マグニチュードと傾き・吸収補正を施した新しい近赤外Tully-Fisherテンプレート関係を校正する。
• Hubbleフロー速度（TF距離から導出）と観測赤方偏移速度の差として特異速度を導出し、等級、幅、固有分散の誤差を二次的組み合わせにより誤差伝搬を計算する。
• 銀河の赤方偏移速度と銀河赤経度の間で補間を行い、色分けされた銀河とGreat Attractor中心を基準として、特異速度流れ場マップを構築する。
• Faber & BursteinのGreat Attractorモデルと観測特異速度を比較する。パラメータは：v_A = 535 km/s、d_A = 4844 km/s、c_A = 1430 km/s、n_A = 1.7。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ダスト吸収の影響を受ける遮へい領域において、近赤外Tully-Fisher関係を効果的に校正し、特異速度を測定することが可能か？
• RQ2 南半球ZoAにおける観測特異速度は、Great Attractorへの予測された流れのパターンをどの程度確認できるか？
• RQ3 ZoAにおける赤方偏移が増加するに従い、特異速度の誤差とサンプルの完全性はどのように変化するか？
• RQ4 ZoAにおけるHI検出銀河の組み込みにより、全天宇宙流れモデルの正確性は向上するか？
• RQ5 単一のGreat Attractorモデルは、南半球ZoAにおける観測特異速度データにどの程度適合するか？

主な発見

• 南半球ZoAにおける120個の明るく傾いたスパイラル銀河の特異速度が成功裏に測定され、大多数の値が|v_pec| ≤ 1000 km/sの範囲内にあり、外れ値は|v_pec| ≤ 2500 km/sに達した。
• 特異速度マップは、特にGA領域内でのlog W > 2.3および傾きi < 0.5を満たす銀河において、Faber & Bursteinモデルと整合する明確なGreat Attractorへの流れパターンを示した。
• Great Attractorの反対側への流れおよびより遠方のShapley Concentrationをよりよく探査するため、v_obs ≤ 9000 km/sまでサンプルを拡張した。
• 特異速度の誤差は通常数100 km/s程度であり、距離が増すに従いサンプリングが希になり赤方偏移が高くなるため、誤差が増加した。
• 等高線マグニチュードを用いて校正され、吸収および傾き補正が施された新しいTully-Fisher関係により、ZoAにおける距離および速度測定が堅牢に可能となった。
• 本研究のデータを2MTF調査と統合することで、最初の完全な全天特異速度調査が可能となり、宇宙流れモデリングの大幅な改善が見込まれる。