[論文レビュー] Is the shape of the luminosity profile of dwarf elliptical galaxies a useful distance indicator?

B. Binggeli, Helmut Jerjen|ArXiv.org|Apr 3, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、矮小楕円銀河（dE）のセールスィックプロファイル形状パラメータnが、信頼できる銀河間距離指標として機能するかを検討している。128個のバーゴ銀河団dEおよびdS0の高分解能光度計測データを用いて、著者らはn–マグニチュード関係に大きな固有分散（σ_rms ≈ 0.7 mag）が存在することを発見し、これは正確な距離測定に不適切であると判明した。また、この手法に基づくバーゴ銀河団における縦長構造の主張も否定された。

ABSTRACT

The shape of the surface brightness profile of dE galaxies, quantified by parameter n of Sersic's generalized profile law, has recently been put forward as new extragalactic distance indicator (Young & Currie 1994). Its application to the Virgo cluster has subsequently led to the claim that the Virgo dEs are not lying in the cluster core but are distributed in a prolate structure stretching from 8 to 20 Mpc distance (Young & Currie 1995). This claim is refuted here. We have fitted a Sersic law to the surface brightness profiles of 128 Virgo cluster dEs and dS0s from the photometry of Binggeli & Cameron (1991). The dispersion of the n-M relation is indeed large. However, we argue that this scatter is not due to the depth of the Virgo cluster, but is essentially intrinsic. Contrary to what one would expect from the cluster depth hypothesis, there is no clear velocity-``distance'' relation for a sample of 43 Virgo dEs and dS0s with known redshifts. The analysis of Young & Currie (1995) is hampered by the use of low-resolution photometry and flawed by the assumption that the n-M and n-R relations can be used independently. By combining different Sersic law parameters, the scatter of the scaling relations can be reduced somewhat, but never below sigma_{rms} approx 0.7 mag, at least for the Virgo cluster. For the purpose of distance measurements, this is comparable to what one can get already from the _{eff}-M relation for dEs, which does not require any profile modelling.

研究の動機と目的

• 矮小楕円銀河のセールスィックプロファイル形状パラメータnが距離指標として信頼できるかを評価すること。
• バーゴ銀河団のdEが、n–マグニチュード関係に基づいて8〜20 Mpcにわたり縦長構造に分布しているという主張を検証すること。
• n–マグニチュード関係の観測された分散が、銀河団の深さに起因するのか、それとも固有の銀河特性に起因するのかを検討すること。
• 独立したn–Mおよびn–R関係を距離推定に用いる正当性を評価すること。
• n–M関係の性能を、プロファイルモデリングを必要としない標準的な<μ>_{eff}–M関係と比較すること。

提案手法

• ビンゲル・カメロン（1991）が提供した、バーゴ銀河団dEおよびdS0の128個の高分解能表面輝度プロファイルに、セールスィックの一般化されたプロファイル則をフィットした。
• プロファイルフィッティングから得られる形状パラメータとしてのセールスィック指数nを用い、輝度プロファイルの形状を定量化した。
• n–マグニチュード（n–M）およびn–有効半径（n–R）関係の分散を分析し、距離指標としての有用性を評価した。
• 赤方偏移が既知の43個のdE/dS0のサンプルにおいて、速度–距離相関が存在するかを検証し、分散が銀河団の深さに起因する可能性を除外した。
• 複数のセールスィックパラメータ（n、R_eff、μ_eff）を組み合わせることで、スケーリング関係の分散を低減した。
• 得られた距離精度を、プロファイルモデリングを必要としない標準的な<μ>_{eff}–M関係と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 セールスィックプロファイル形状パラメータnは、dE銀河の信頼できる銀河間距離指標として使用可能か？
• RQ2 n–マグニチュード関係の観測された分散は、主にバーゴ銀河団の深さに起因するのか、それとも固有の銀河特性に起因するのか？
• RQ3 n–M関係が銀河団の深さを反映しているのなら、バーゴdEに速度–距離相関が存在するはずであるが、その相関は存在するか？
• RQ4 複数のセールスィックパラメータを組み合わせることで、スケーリング関係の分散を十分に低減でき、距離測定に実用的になるのか？
• RQ5 n–M関係の距離精度は、標準的な<μ>_{eff}–M関係と比較してどの程度か？

主な発見

• バーゴdEのn–マグニチュード関係には、固有分散が大きく、σ_rms ≈ 0.7 magに達する。これは、複数のセールスィックパラメータを組み合わせても、このレベルを下回ることは不可能である。
• 赤方偏移が既知の43個のバーゴdE/dS0のサンプルにおいて、速度–距離相関は有意に認められず、分散が銀河団の深さに起因するという仮説は否定された。
• n–M関係に基づくバーゴ銀河団における縦長構造の主張は、高い固有分散と運動論的根拠の欠如により、否定された。
• 過去の研究（Young & Currie 1995）で低分解能光度計測と、独立したn–Mおよびn–R関係の仮定が用いられたことにより、系統的誤差が生じた。
• プロファイルモデリングを必要としない<μ>_{eff}–M関係は、dE銀河の距離測定において、同等またはそれ以上の距離精度を提供する。したがって、実用的である。
• セールスィックプロファイル形状パラメータnは、その高い固有分散と銀河団環境における頑健性の欠如により、dE銀河の距離指標として有用ではない。