[論文レビュー] Growth of galactic bulges by mergers. II. Low-density satellites

M. C. Eliche‐Moral, M. Balcells+2 more|ArXiv.org|Jun 30, 2006

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 96被引用数 69

ひとこと要約

本研究では、N体シミュレーションを用いて、低密度でTF関係に従ってスケーリングされた衛星の吸着が、円盤銀河における定常的バルジ成長を引き起こすことを示している。これは、円盤物質の内向き流れを引き起こし、バルジ対円盤比（B/D）とセールスィック指数（n）を1.0から1.9に増加させる。その結果は、衛星の破壊と質量沈殿パターンを制御するTully-Fisher指数α_TFに依存する。

ABSTRACT

Satellite accretion events have been invoked for mimicking the internal secular evolutionary processes of bulge growth. However, N-body simulations of satellite accretions have paid little attention to the evolution of bulge photometric parameters, to the processes driving this evolution, and to the consistency of this evolution with observations. We want to investigate whether satellite accretions indeed drive the growth of bulges, and whether they are consistent with global scaling relations of bulges and discs. We perform N-body models of the accretion of satellites onto disc galaxies. A Tully-Fisher (M \propto V_{rot}^ {alpha_TF}) scaling between primary and satellite ensures that density ratios, critical to the outcome of the accretion, are realistic. We carry out a full structural, kinematic and dynamical analysis of the evolution of the bulge mass, bulge central concentration, and bulge-to-disc scaling relations. The remnants of the accretion have bulge-disc structure. Both the bulge-to-disc ratio (B/D) and the Sersic index (n) of the remnant bulge increase as a result of the accretion, with moderate final bulge Sersic indices: n = 1.0 to 1.9. Bulge growth occurs no matter the fate of the secondary, which fully disrupts for alpha_TF=3 and partially survives to the remnant center for alpha_TF = 3.5 or 4. Global structural parameters evolve following trends similar to observations. We show that the dominant mechanism for bulge growth is the inward flow of material from the disc to the bulge region during the satellite decay. The models confirm that the growth of the bulge out of disc material, a central ingredient of secular evolution models, may be triggered externally through satellite accretion.

研究の動機と目的

• 現実的な低密度を有する衛星の吸着が、円盤銀河におけるバルジ成長を引き起こすかどうかを調査すること。
• バルジの光度的パラメータ（B/D、n）の進化と、観測されたスケーリング関係との整合性を検討すること。
• 衛星吸着イベント中のバルジ成長の主な物理的メカニズムを特定すること。
• Tully-Fisher関係の指数α_TFが衛星の運命と質量沈殿パターンに与える影響を評価すること。
• 低密度衛星モデルと過去の高密度衛星モデルを比較し、現実性と物理的整合性を評価すること。

提案手法

• 主な銀河のB/D = 0.5を有する円盤銀河への衛星吸着のN体シミュレーションを実施する。
• 主な銀河と比較した際の現実的な密度対比を確保するため、衛星の密度をTully-Fisher関係（M ∝ V_rot^α_TF）に従ってスケーリングする。
• 単なる球状コアではなく、バルジ、円盤、ハロー構造を有する複雑な内部構造を持つ衛星をモデル化する。
• 残骸の構造的・運動的・動力学的進化を追跡し、時間経過に伴うバルジ質量、セールスィック指数n、B/D比を分析する。
• 最終的残骸の光度的および運動的性質を分析するため、バルジ-円盤分解を用いる。
• 物質の半径方向および垂直方向再配分、加熱、軌道の円形化、および混合の分析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低密度衛星の吸着が、B/Dおよびセールスィック指数nの増加によって測定可能なバルジ成長を引き起こすのか？
• RQ2 Tully-Fisher指数α_TFの選択が、衛星の破壊、質量沈殿、および最終的なバルジ進化に与える影響は？
• RQ3 内向き円盤物質輸送、衛星質量沈殿、またはバルジ拡張といった物理的メカニズムの中で、バルジ成長の主な要因は何か？
• RQ4 シミュレーションで得られた構造的および運動的傾向は、実銀河の観測されたスケーリング関係とどの程度一致するか？
• RQ5 衛星吸着が、回転支持バルジおよび対称的回転曲線を示す擬似バルジの形成を説明できるか？

主な発見

• 衛星吸着後にバルジ対円盤比（B/D）およびセールスィック指数（n）が顕著に増加し、最終的なnは1.0から1.9の範囲に達する。これは効果的なバルジ成長を示している。
• バルジ成長の主なメカニズムは、衛星の崩壊に伴う一時的な非軸対称的歪みによって引き起こされる円盤物質の内向き輸送であり、直接的な衛星質量沈殿によるものではない。
• α_TF = 3の場合、衛星は完全に破壊され、蓄積物質のトーラスを形成する。α_TF = 4の場合、衛星は生存し中心に到達する。これは結果がα_TFに強く依存することを示している。
• 最終的な残骸のバルジは回転によって部分的に支持されており、擬似バルジの観測と整合的である。中心部に反転回転を示さない対称的回転曲線を示す。
• 構造的パラメータは、BGP04bで観測された傾向と概ね一致するが、バルジ有効半径r_e,Bulは観測の相関と一致しない。
• 衛星の円盤物質は主な円盤に沈殿するが、衛星のバルジ粒子は軌道の円形化により冷たい内側円盤またはリングを形成し、光度的バルジに寄与する。