[論文レビュー] Internal kinematics of spiral galaxies in distant clusters IV. Gas kinematics of spiral galaxies in intermediate redshift clusters and in the field

Elif Kutdemir, B. Ziegler+4 more|MPG.PuRe (Max Planck Society)|Jul 19, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 119被引用数 9

ひとこと要約

本研究は、VLT/FORS2およびHSTデータを用いて、中赤方偏移（z ≈ 0.36）のスパイラル銀河および不規則銀河45個のガス運動学的性質を分析した。クラスタ内とフィールド内銀河の間で、ガス運動学的不規則性の程度（σ_PA ≈ 10%、k₃,₅/k₁ ≈ 30%、Δφ ≈ 70%）が顕著に類似しており、運動学的性質に環境の影響がほとんどないことを示唆している。一方、遠方フィールド銀河は、局所銀河と比較してよりクラスターで、中心集中度が低いことから、吸着および合体によるディスク形成が進行中であると示唆される。

ABSTRACT

(Abridged) We trace the interaction processes of galaxies at intermediate redshift by measuring the irregularity of their ionized gas kinematics, and investigate these irregularities as a function of the environment (cluster versus field) and of morphological type (spiral versus irregular). Our sample consists of 92 distant galaxies. 16 cluster (z~0.3 and z~0.5) and 29 field galaxies (mean z=0.44) of these have velocity fields with sufficient signal to be analyzed. We find that the fraction of galaxies that have irregular gas kinematics is remarkably similar in galaxy clusters and in the field at intermediate redshifts. The distribution of the field and cluster galaxies in (ir)regularity parameters space is also similar. On the other hand galaxies with small central concentration of light, that we see in the field sample, are absent in the cluster sample. We find that field galaxies at intermediate redshifts have more irregular velocity fields as well as more clumpy and less centrally concentrated light distributions than their local counterparts. Comparison with a SINS sample of 11 z ~ 2 galaxies shows that these distant galaxies have more irregular gas kinematics than our intermediate redshift cluster and field sample. We do not find a dependence of the irregularities in gas kinematics on morphological type. We find that two different indicators of star formation correlate with irregularity in the gas kinematics. More irregular gas kinematics, also more clumpy and less centrally concentrated light distributions of spiral field galaxies at intermediate redshifts in comparison to their local counterparts indicate that these galaxies are probably still in the process of building their disks via mechanisms such as accretion and mergers. On the other hand, they have less irregular gas kinematics compared to galaxies at z ~ 2.

研究の動機と目的

• 中赤方偏移におけるスパイラル銀河のガス運動学的不規則性に、銀河環境（クラスタ対フィールド）がどのように影響するかを調査すること。
• 形態的タイプ（スパイラル対不規則）がガス運動学的不規則性に与える影響を評価すること。
• 進化過程を追跡するために、遠方銀河と局所フィールド銀河の運動学的および構造的性質を比較すること。
• 合体や吸着といった相互作用プロセスが、中赤方偏移におけるスパイラル銀河ディスク形成に果たす役割を評価すること。

提案手法

• 各銀河の高分解能ガスドップラー速度場を取得するために、3本の平行なVLT/FORS2スリットが使用された。
• ガス運動学的不規則性の指標として3つが計算された：σ_PA（運動学的位置角の標準偏差）、k₃,₅/k₁（速度プロファイルが余弦形から逸脱する度合いをフーリエ分解で評価）、Δφ（運動学的主軸と光度的主軸のずれ）。
• HSTおよびFORS2の光学画像から、光度的および構造的パラメータ（ディスクスケール長、静止フレーム色、非対称性、集中度、ジニ係数、M₂₀）が測定された。
• サンプルには16個のクラスタ銀河（z ≈ 0.3およびz ≈ 0.5）と29個のフィールド銀河（0.10 ≤ z ≤ 0.91、平均z = 0.44）が含まれており、両者とも解析に十分な信号を有している。
• 結果は、SINGS調査の局所フィールド銀河およびS08サンプルの高赤方偏移（z ≈ 2）銀河と比較された。
• 統計的分析により、ガス運動学的不規則性と星形成指標（例：Hα全放射出力）および構造的パラメータとの相関関係が評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中赤方偏移のクラスタ内スパイラル銀河のガス運動学的不規則性は、フィールド内銀河と顕著に異なるか？
• RQ2 形態的タイプ（スパイラル対不規則）は、ガス運動学的不規則性のパターンを異なるものとするか？
• RQ3 遠方フィールド銀河の運動学的および構造的性質は、SINGS調査の局所フィールド銀河とどのように異なるか？
• RQ4 合体や吸着といった相互作用プロセスが、中赤方偏移におけるスパイラル銀河のガス運動学的性質および構造的進化に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ5 中赤方偏移銀河（z ≈ 0.36）のガス運動学的不規則性は、高赤方偏移（z ≈ 2）銀河と比較して顕著に小さいか？

主な発見

• クラスタ内とフィールド内環境の両方で、ガス運動学的不規則性を示す銀河の割合が顕著に類似しており、両サンプルでσ_PA ≈ 10%、k₃,₅/k₁ ≈ 30%、Δφ ≈ 70%であった。
• 遠方フィールド銀河は、SINGS調査の局所フィールド銀河と比較して、より不規則なガス運動学的性質、よりクラスターな光度分布、低い中心集中度を示しており、ディスク形成が進行中であると示唆される。
• Hα全放射出力が高い銀河では、k₃,₅/k₁およびσ_PAの値も大きくなる傾向にあり、星形成活動と運動学的不規則性に相関があることを示している。
• 運動学的主軸と光度的主軸のずれ（Δφ）は、より多くの部分構造を有する銀河で顕著に大きくなる傾向にあり、これは通常星形成領域に対応している。
• 本サンプルのクラスタ銀河には、低集中度のシステムが存在せず、これはハリエーションなどの環境プロセスが質量再配分を引き起こし、中心に集める可能性を示唆している。
• 中赤方偏移銀河（z ≈ 0.36）のガス運動学的不規則性は、z ≈ 2銀河と比較して顕著に小さいことから、宇宙時間とともに合体／吸着活動が減少していることが示唆される。