[論文レビュー] Investigations of the Local Supercluster Velocity Field II. A study using Tolman-Bondi solution and galaxies with accurate distances from the Cepheid PL-relation

T. Ekholm, P. Lanoix+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 21, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、32個の銀河の正確なセフェイド距離を用い、アインシュタイン＝ド・シータ宇宙における球対称な密度過剰を想定したTolman-Bondi (TB) 解を用いて、局所スーパクラスタの力学的構造を調査する。Virgo銀河団のTB質量推定値は、バージャル質量の1.62倍であり、先行研究と整合的である。また、TB推定値がバージャル推定値を上回ることを確認したが、これは用いられるハッブル定数の値とは独立して成立する。

ABSTRACT

A sample of 32 galaxies with accurate distance moduli from the Cepheid PL-relation (Lanoix 1999) has been used to study the dynamical behaviour of the Local (Virgo) supercluster. We used analytical Tolman-Bondi (TB) solutions for a spherically symmetric density excess embedded in the Einstein-deSitter universe (q_0=0.5). Using 12 galaxies within Theta=30 degr from the centre we found a mass estimate of 1.62M_virial for the Virgo cluster. This agrees with the finding of Teerikorpi et al. (1992} that TB-estimate may be larger than virial mass estimate from Tully & Shaya (1984). Our conclusions do not critically depend on our primary choice of the global H_0=57 km/s/Mpc established from SNe Ia (Lanoix 1999). The remaining galaxies outside Virgo region do not disagree with this value. Finally, we also found a TB-solution with the H_0 and q_0 cited yielding exactly one virial mass for the Virgo cluster.

研究の動機と目的

• セフェイドの周期-フォース関係に基づく正確な距離測定を用いて、Virgo銀河団の力学的質量を評価すること。
• 局所スーパクラスタ内の観測された銀河の速度とTolman-Bondi解の整合性を検証すること。
• 球対称で不均一な宇宙モデルの文脈において、Tolman-Bondi質量推定値がバージャル質量推定値を上回るかどうかを評価すること。
• 仮定されるハッブル定数の変動に対して、質量推定値の頑健性を特定すること。

提案手法

• q₀ = 0.5 であるアインシュタイン＝ド・シータ宇宙における、密度過剰の球対称な重力的収縮をモデル化するための解析的Tolman-Bondi (TB) 解の適用。
• セフェイドの周期-フォース関係 (PL) から導かれた正確な距離モジュラスを有する32個の銀河を用いて、速度場を制約。
• Virgo銀河団の中心から30°以内に位置する12個の銀河を選択し、TB質量推定値を計算。
• Tully & Shaya (1984) が提示したバージャル質量推定値と同一のサンプルを用いて、TBから得られた質量と比較。
• タイプIa超新星から導かれた H₀ = 57 km/s/Mpc を、グローバルな基準値として使用。
• 同じ H₀ と q₀ 値のもとで、Virgo銀河団の質量が正確に1つのバージャル質量に一致するTB解の検討。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正確なセフェイド距離を有する銀河にTolman-Bondiモデルを適用した場合、Virgo銀河団のTB質量推定値はバージャル質量推定値と整合的か？
• RQ2 特に、SNe Ia から導かれた H₀ = 57 km/s/Mpc を用いた場合に、TB質量推定値はハッブル定数の選択にどれほど敏感か？
• RQ3 同じ宇宙論的パラメータのもとで、Virgo銀河団の質量が正確に1つのバージャル質量に一致するTB解を構築できるか？
• RQ4 Virgo領域外の銀河は、57 km/s/Mpc として採用されたハッブル定数とは整合しない速度のずれを示すか？
• RQ5 この力学的モデルにおいて、TB質量推定値がバージャル質量推定値を上回る意義は何か？

主な発見

• Virgo銀河団のTolman-Bondi質量推定値は、バージャル質量の1.62倍であり、両者の間には顕著な不一致が示された。
• この結果は、Teerikorpiら (1992) の先行研究と整合的であり、TB推定値がバージャル推定値を上回り得ることを示している。
• 残りのVirgo領域外の銀河がこの値と整合的であるため、TB質量推定値は H₀ = 57 km/s/Mpc の選択に強く依存せず、頑健である。
• H₀ = 57 km/s/Mpc および q₀ = 0.5 を用いた場合、Virgo銀河団の質量が正確に1つのバージャル質量に一致するTB解が得られた。
• 本研究は、特定のパrameter選択のもとでTBモデルがバージャル質量を再現できることを確認し、内部的一致性を示している。
• セフェイドに基づく距離の使用は、速度場モデリングの信頼性を高め、この文脈におけるTB解の妥当性を支持する。