[論文レビュー] Intrinsic Morphology Evolution of Ultra-diffuse Galaxies

Yu Rong, Xiao-Yu Dong+11 more|arXiv (Cornell University)|Jul 23, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、1,193個の超拡散銀河（UDG）の低赤方偏移および中赤方偏移クラスタを対象に、三軸モデルを用いたマルコフ連鎖モンテカルロ法を用いて、それらの固有形状を分析した。UDGは、シガレット型（縦長）の真球型よりも、扁平型（楕円体型）の三軸型であるとよりよく記述され、形状は星の質量、環境、赤方偏移と強く関連している。これは、高赤方偏移UDGにディスク型の起源があり、通常のdE/dSph銀河とは異なる進化経路をたどっている可能性を示唆している。

ABSTRACT

With the published data of apparent axis ratios for 1109 ultra-diffuse galaxies (UDGs) located in 17 low-redshift (z~ 0.020 - 0.063) galaxy clusters and 84 UDGs in 2 intermediate-redshift (z~ 0.308 - 0.348) clusters, we take advantage of a Markov Chain Monte Carlo approach and assume a ubiquitous triaxial model to investigate the intrinsic morphologies of UDGs. In contrast to the conclusion of Burkert (2017), i.e., the underlying shapes of UDGs are purely prolate ($C=B<A$), we find that the data favor the oblate-triaxial models ($C<B\lesssim A$) over the nearly prolate ones. We also find that the intrinsic morphologies of UDGs are relevant to their stellar masses/luminosities, environments, and redshifts. First, for the low-redshift UDGs in the same environment, the more-luminous ones are always thicker than the less-luminous counterparts, possibly due to the more voilent internal supernovae feedback or external tidal interactions for the progenitors of the more-luminous UDGs. The UDG thickness dependence on luminosity is distinct from that of the typical quiescent dwarf ellipticals (dEs) and dwarf spheroidals (dSphs) in the local clusters and groups, but resembles that of massive galaxies; in this sense, UDGs may not be simply treated as an extension of the dE/dSph class with similar evolutionary histories. Second, for the low-redshift UDGs within the same luminosity range, the ones with smaller cluster-centric distances are more puffed-up, probably attributed to tidal interactions. Finally, the intermediate-redshift cluster UDGs are more flattened, which plausibly suggests a `disky' origin for high-redshift, initial UDGs.

研究の動機と目的

• 観測された軸比と赤方偏移データを用いて、超拡散銀河（UDG）の固有形状を特定すること。
• 以前のバーグァート（2017）の主張とは異なり、UDGが主に真球型（縦長）であるかどうかを検証すること。
• UDGの形状が星の質量、光度、クラスタ中心からの距離、赤方偏移とどのように相関するかを調査すること。
• UDGが通常の静止型矮星銀河（dE）および矮星球状銀河（dSph）と同様の進化経路をたどっているかどうかを評価すること。

提案手法

• 1,193個のUDGの観測された見かけの軸比から、固有形状を推定するためにマルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）法を用いる。
• 普遍的な三軸モデルを仮定し、扁平型三軸型（C < B ≤ A）および真球型三軸型（C = B < A）の両方の配置を許容する。
• 分析には、17個のクラスタに属する1,109個の低赤方偏移UDG（z ~ 0.020–0.063）と、8個のクラスタに属する84個の中赤方偏移UDG（z ~ 0.308–0.348）を含む。
• 軸比測定における観測バイアスと統計的不確実性を考慮し、最も確率の高い固有形状分布を推定する。
• 比較的モデリングにより、扁平型三軸型と真球型三軸型モデルの相対的な尤もらしさを評価する。
• 銀河形成およびフィードバック機構（内部の超新星と外部の潮汐相互作用を含む）の文脈で結果を解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UDGは、以前に主張されたように主に真球型（縦長）であるのではなく、扁平型三軸型であると予想されるのか？
• RQ2 UDGの固有形状は、星の質量または光度にどのように依存するか？
• RQ3 低赤方偏移UDGの形状は、クラスタ中心からの距離に応じて変化するのか。これは環境要因による影響を示唆するか？
• RQ4 中赤方偏移UDGの形状は、低赤方偏移UDGと比較してどう異なるのか。これは、それらの形成にどのような意味を持つのか？
• RQ5 UDGは、通常のdE/dSph銀河と形状的および進化的に類似した経路をたどっているのか？

主な発見

• データは、真球型に近いモデルよりも、扁平型三軸型モデル（C < B ≤ A）を支持しており、バーグァート（2017）の結論とは矛盾する。
• 低赤方偏移UDGでは、より明るいものほど、明るくないものよりも系統的に厚くなっている。これは、それらの前身銀河に強い内部フィードバックまたは潮汐相互作用があった可能性を示唆する。
• UDGにおけるこの明るさと厚さの傾向は、通常のdE/dSphとは異なり、質量の大きな銀河に類似している。これは、異なる進化歴を示唆する。
• 同じ光度範囲内において、クラスタ中心に近い低赤方偏移UDGはより膨らんでおり、これは潮汐相互作用が形状に影響を与える要因である可能性を示唆している。
• 中赤方偏移UDGは、低赤方偏移UDGと比較してより扁平である。これは、高赤方偏移UDGに『ディスク型』の起源があることを支持する。
• UDGの固有形状は一様ではなく、星の質量、環境、宇宙の時間と顕著に相関しており、これはUDGがdE/dSph集団の単純な延長とは見なせないことを挑戦する。