[論文レビュー] Internal kinematics of spiral galaxies in distant clusters. Part II. Observations and data analysis

Klaus Jaeger, B. Ziegler+6 more|ArXiv.org|Jun 1, 2004

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、VLTのFORSを用いて、7つの遠方銀河クラスタ（0.3 < z < 0.6）における116個の銀河の空間的に分解されたスペクトルを測定し、スパイラル銀河の内部運動を測定した。13個のクラスタ内スパイラル銀河がTully-Fisher関係の分析に適した規則的な回転曲線を示しており、密集したクラスタ環境が相互作用や形態的変化を通じて銀河進化に影響を与える可能性があることが示された。

ABSTRACT

We have conducted an observing campaign with FORS at the ESO-VLT to explore the kinematical properties of spiral galaxies in distant galaxy clusters. Our main goal is to analyse transformation- and interaction processes of disk galaxies within the special environment of clusters as compared to the hierarchical evolution of galaxies in the field. Spatially resolved MOS-spectra have been obtained for seven galaxy clusters at 0.32 hours we reach an S/N&gt;5 in the emission lines appropriate for the deduction of the galaxies' internal rotation velocities from [OII], Hbeta, or [OIII] profiles. Preselection of targets was done on the basis of available redshifts as well as from photometric and morphological information gathered from own observations, archive data, and from the literature. Emphasis was laid on the definition of suitable setups to avoid the typical restrictions of the standard MOS unit for this kind of observations. In total we assembled spectra of 116 objects of which 50 turned out to be cluster members. Position velocity diagrams, finding charts as well as tables with photometric, spectral, and structural parameters of individual galaxies are presented.

研究の動機と目的

• フィールド銀河と比較して、銀河クラスタ環境がスパイラル銀河の運動学的および形態的進化に与える影響を調査すること。
• 空間的に分解されたスペクトロスコピーを用いて、遠方クラスタ内のスパイラル銀河の内部回転速度を測定すること。
• 相互作用、衝撃波圧、合体などの環境的プロセスが、ディスク銀河の運動学的および構造的進化に与える影響を評価すること。
• 中間赤方偏移（z ≈ 0.3–0.6）におけるクラスタ内スパイラル銀河のTully-Fisher関係を構築し、明るさと質量の進化を追跡すること。
• 環境的要因や幾何的ずれによる影響で歪んだ運動学的特性を示す銀河を特定・特徴づけること。

提案手法

• チリのパラナル観測所に設置されたVLTのFORS機器を用いて、複数対象スペクトロスコピーを実施。各クラスタに対して2通りのMOS設定を用いた。
• 発光線（[OII], Hβ, [OIII]）のS/N > 5を達成するため、1ポイントあたり2時間以上の露出時間を確保し、信頼性の高い運動学的測定を実現した。
• 合成回転曲線を観測された発光線プロファイルにカイ二乗フィッティングすることで、最大回転速度（V_max）を導出。傾き（i）、ずれ角（δ）、ディスクスケール長（r_d）を変化させて最適化した。
• アーカイブおよび自らのデータを用いた光度的および形態的基準を適用し、クラスタ領域内の後期スパイラル銀河に焦点を当てた事前選択を実施した。
• 位置-速度図を構築し、発光線プロファイルを用いて回転曲線を推定。TFR分析に適した「上昇してから平坦なプロファイル」を示すもののみを選別した。
• スペクトロスコピックデータから絶対等級（M_B）および静止フレーム等価幅（EW [OII]）を補正し、カイ二乗フィッティングによる誤差推定を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 遠方クラスタ（z ≈ 0.3–0.6）内のスパイラル銀河の内部運動学的特性は、局所フィールド銀河および階層的進化モデルと比較してどのように異なるか？
• RQ2 相互作用、衝撃波圧、合体などの環境的プロセスが、クラスタ内スパイラル銀河の回転曲線をどれほど歪め、規則的な運動学的特性を破壊するか？
• RQ3 中間赤方偏移におけるクラスタ内スパイラル銀河のうち、Tully-Fisher関係の分析に適した規則的な回転曲線を示す割合はどの程度か？
• RQ4 クラスタ内スパイラル銀河の最大回転速度（V_max）と絶対等級（M_B）は、フィールドスパイラル銀河および理論的予測と比較してどのように異なるか？
• RQ5 低S/Nやスリットのずれといった観測的制限が、高赤方偏移銀河における運動学的測定の信頼性に与える影響はどのようなものか？

主な発見

• FORSを用いて合計116対象を観測したが、そのうち50個がクラスタメンバーと確認され、そのうち35個が後期スパイラル銀河であった。
• 32個の銀河（そのうち15個がクラスタメンバー）に対して位置-速度図が正常に構築され、そのうち13個のクラスタ内スパイラル銀河がTully-Fisher分析に適した規則的な回転曲線を示した。
• 観測された発光線プロファイルに合成回転曲線をカイ二乗フィッティングすることで最大回転速度（V_max）が導出され、その誤差はフィッティングプロセスから推定された。
• 8個の銀河で複数の検出可能な発光線が観測されたが、そのうち6例で異なる線からのV_max値が整合的であった。最終的なV_max値は、S/Nが高く、半径方向カバー範囲が広い線から選択された。
• 運動学的特性が歪んでいる（内在的要因またはスリットのずれによるもの）銀河はTully-Fisher図から除外され、動的質量推定のための運動学的品質の重要性が強調された。
• すべての観測銀河について、光度的・スペクトル的・構造的パラメータ（例：T型、傾き、ディスクスケール長、EW [OII]、M_B）の包括的な表が提供されており、スパイラル銀河進化に及ぼす環境的要因のさらなる分析が可能である。