[論文レビュー] Homeoidally striated density profiles. II. Anisotropy and rotation

R. Caimmi|ArXiv.org|Jul 13, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 18被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、自己重力的で衝突のない星系系において、一貫した回転運動と異方性速度運動を統一的に扱う理論を構築し、残留速度異方性が有効な実または虚数の回転に対応することを示している。すべてのこのような楕円体が、同じ質量と軸を有する随伴古典的ジャコビ楕円体を有することを確立し、軸対称から三軸的形状への分岐が古典的モデルと同様に発生することを示しており、以前の矛盾を解消するとともに、観測された楕円銀河の形状と安定性限界とを結びつけている。

ABSTRACT

With regard to homeoidally striated Jacobi ellipsoids, a unified theory of systematically rotating and peculiar motions is developed, where both real and imaginary rotation are considered. The effect of positive or negative residual motion excess, is shown to be equivalent to an additional real or imaginary rotation, respectively. Then it is realized that a homeoidally striated Jacobi ellipsoid with assigned velocity distribution, always admits an adjoint configuration i.e. a classical Jacobi ellipsoid of equal mass and axes. In addition, further constraints are established on the amount of residual velocity anisotropy along the principal axes, for triaxial configurations. Special effort is devoted to investigating sequences of virial equilibrium configurations in terms of normalized parameters, including the effects of both density and velocity profile. In particular, it is shown that bifurcation points from axisymmetric to triaxial configurations occur as in classical Jacobi ellipsoids, contrary to earlier results. The reasons of the above mentioned discrepancy are also explained. An interpretation of recent results from numerical simulations on stability (Meza 2002), is provided in the light of the model. A physical interpretation of the early Hubble sequence is shortly reviewed and discussed from the standpoint of the model, according if elliptical galaxies are considered as isolated systems or embedded within dark matter haloes. In any case, a lower limit to the flattening of oblate-like configurations is established. On the other hand, it is found no lower limit to the elongation of prolate-like configurations, and observed lack of elliptical galaxies more elongated than E7 needs a different physical interpretation, such as the fully investigated bending instabilities.

研究の動機と目的

• 自己重力的で衝突のない星系系における一貫した回転運動および特異な運動の理論的枠組みを構築すること。
• 残留速度異方性と三軸的形状における追加の実または虚数の回転との間の物理的同等性を明確にすること。
• 与えられた質量と主軸を有するすべてのヘモイドゥアル・ストライエイトド・ジャコビ楕円体に対して、同じ質量と主軸を有する随伴古典的ジャコビ楕円体が存在することを確立すること。
• 密度および速度プロファイルを含むビリアル平衡の系列を調査し、特に軸対称から三軸的形状への分岐点に注目すること。
• 理論的予測を楕円銀河の形状と安定性に関する観測的制約と一致させること、特にE7より長く伸びた銀河が存在しないことの理由を解明すること。

提案手法

• 固定軸まわりの実および虚数の回転を同時に扱う形式的枠組みを導入し、ヘモイドゥアル・ストライエイトド・ジャコビ楕円体における系統的運動をモデル化する。
• 同じ質量と主軸を有する古典的ジャコビ楕円体への写像としての「随伴配置」の概念を用いる。
• 正規化されたビリアル平衡パラメータを用いて、密度および速度異方性プロファイルを組み込んだ配置系列を分析する。
• 質量、角運動量、エネルギー、速度プロファイルの変化と最終形状との関係を示す主要な方程式（例：式115）を導出する。この関係では、形状不変係数β_E'を介して、形状に依存しない係数が関与する。
• 理論的分岐点を古典的ジャコビモデルと比較し、以前の研究（Wiegandt 1982a,b; Caimmi & Marmo 2005）との矛盾を解消する。
• 潮汐安定性の議論と宇宙論的リラクゼーションモデルを用いて、ダークマターハローが銀河形状に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 主軸に沿った残留速度異方性は、三軸的ヘモイドゥアル・ストライエイトド・ジャコビ楕円体の形状と安定性にどのように影響するか？
• RQ2 与えられた質量と主軸を有するヘモイドゥアル・ストライエイトド・ジャコビ楕円体は、常に同じ質量と主軸を有する古典的ジャコビ楕円体に写像可能か？
• RQ3 本モデルにおける軸対称から三軸的形状への分岐点が、以前の主張とは対照的に古典的ジャコビ楕円体と一致するのはなぜか？
• RQ4 ダークマターハローからの潮汐効果は、孤立した楕円銀河の形状にどのような役割を果たすか？
• RQ5 観測された楕円銀河がE7より長く伸びていないのはなぜであり、この現象は本モデルで説明可能か？

主な発見

• 等化面または回転軸に沿った残留運動の過剰は、それぞれ実または虚数の追加回転と物理的に同等である。
• 与えられた速度分布を有するすべてのヘモイドゥアル・ストライエイトド・ジャコビ楕円体に対して、同じ質量と主軸を有する随伴古典的ジャコビ楕円体が存在する。
• 軸対称から三軸的形状への分岐点は、古典的ジャコビ楕円体と同一の離心率で発生し、これにより以前の不一致が解消された。
• 本モデルは、緩和された回転軸に沿った扁平な配置に対しては下限が存在するが、棒状に近い配置に対してはそのような下限がないと予測する。
• E7より長く伸びた楕円銀河が観測されないのは、本モデルの動的限界によるものではなく、以前に示唆されたように曲げ不安定性によるものである可能性が高い。
• 妥当な仮定のもとで、ダークマターハローからの潮汐効果は、埋め込まれた楕円銀河の形状や分岐行動にほとんど影響を与えない。