[論文レビュー] Multi-Wavelength Properties of Barred Galaxies in the Local Universe: Environment and evolution across the Hubble sequence

Lea Giordano, Kim‐Vy Tran+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 7, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、Hバンドおよび可視光画像を用いて、孤立環境と密集環境における円盤銀河のバー断片を調査し、環境依存性は顕著でない（30–35％のバー断片）が、形態的傾向は顕著であることを明らかにした。初期型スパイラル（Sa–Sb）ではバー断片が約50％であり、後期型スパイラル（Sbc–Sm）の2倍に達する。これは、バー駆動による擬似バルジ形成による恒星進化を示唆する。結果は、バーがクラスタ形成以前に形成され、S0銀河が密集環境におけるハラシオンによって円盤が変容することで生じる可能性を支持する。

ABSTRACT

We investigate possible environmental and morphological trends in the $z\sim0$ bar fraction using two carefully selected samples representative of a low-density environment (the isolated galaxies from the AMIGA sample) and of a dense environment (galaxies in the Virgo cluster). Galaxies span a stellar mass range from $10^8$ to $10^{12}$M$_{\odot}$ and are visually classified using both high-resolution NIR (H-band) imaging and optical exttt{rgb} images. We find that the bar fraction in disk galaxies is independent of environment suggesting that bar formation may occur prior to the formation of galaxy clusters. The bar fraction in early type spirals ($Sa-Sb$) is $\sim$50%, which is twice as high as the late type spirals ($Sbc-Sm$). The higher bar fraction in early type spirals may be due to the fact that a significant fraction of their bulges are pseudo-bulges which form via the buckling instability of a bar. i.e. a large part of the Hubble sequence is due to secular processes which move disc galaxies from late to early types. There is a hint of a higher bar fraction with higher stellar masses which may be due to the susceptibility to bar instabilities as the baryon fractions increase in halos of larger masses. Overall, the $S0$ population has a lower bar fraction than the $Sa-Sb$ galaxies and their barred fraction drops significantly with decreasing stellar mass. This supports the notion that $S0s$ form via the transformation of disk galaxies that enter the cluster environment. The gravitational harassment thickens the stellar disks, wiping out spiral patterns and eventually erasing the bar - a process that is more effective at lower galaxy masses.

研究の動機と目的

• z ~ 0 における銀河環境が円盤銀河のバー断片に与える影響を特定すること。
• ハッブル系列にわたる円盤の形態とバー断片の変動を調査すること。
• 形態密度関係が、重力的ハラシオンなどの環境的要因によって駆動されているかどうかを検証すること。
• 特にバー誘発による擬似バルジ形成といった恒星進化プロセスが形態的進化に果たす役割を評価すること。
• 一貫性のある高解像度の視覚的分類を用いて、AMIGAサンプルの孤立フィールド銀河とバーヴォ・クラスタ銀河のバー付き円盤断片を比較すること。

提案手法

• ダストや星形成の汚染を最小限に抑えるために、高解像度のHバンド（UKIDSS）および可視光（SDSS DR7）画像を用い、バーの視覚的分類を信頼性高く実施した。
• 代表的な2つのサンプルを選定した：AMIGAカタログからの孤立フィールド銀河とバーヴォ・クラスタ銀河で、星質量は10⁸から10¹² M⊙、ハッブル型はS0からSmまでをカバーした。
• バーおよび円盤成分の正確な同定を確実にするために、HバンドとRGB画像の両方を用いて視覚的分類を実施した。
• 円盤銀河を3つの形態的クラスに分類した：S0–S0a（レンチキュラー銀河）、Sa–Sb（初期型スパイラル）、Sbc–Sm（後期型スパイラル）で、比較分析を実施した。
• バー断片を、各環境および形態的クラス内でのバー付き円盤銀河数を全円盤銀河数で割った比として測定した。
• バー断片の定数性が密度領域にわたって成立するかを検証するため、独立した光学的選択サンプル（NA10）を用いて結果の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 孤立フィールドと密集クラスタの間で、円盤銀河のバー断片は局所的環境に依存するか？
• RQ2 フィールドおよびクラスタ環境におけるS0、Sa–Sb、Sbc–Smの異なる形態的タイプで、バー断片はどのように変動するか？
• RQ3 初期型スパイラル（Sa–Sb）に顕著な高いバー断片は、バリオン質量分率や恒星進化プロセスといった固有の性質に起因するのか？
• RQ4 特に低質量銀河において、クラスタ内での環境的ハラシオンがバーを抑制または消失させる程度はどの程度か？
• RQ5 形態密度関係は、バーの破壊を経て円盤銀河がS0に変容する環境的変容によって説明可能か？

主な発見

• 孤立フィールド銀河とバーヴォ・クラスタ銀河の両方で、バー付き円盤断片は30–35％と顕著に一定であり、環境依存性は顕著でないことが示された。
• 初期型スパイラル（Sa–Sb）ではバー断片が約50％であり、後期型スパイラル（Sbc–Sm）のバー断片（25％未満）の約2倍に達する。
• レンチキュラー銀河（S0–S0a）は初期型スパイラルよりバー断片が低く、低質量S0ではバー付き断片が10％未満に低下しており、環境的破壊を示唆する。
• 質量が大きなS0（M⋆ > 10¹⁰ M⊙）ではバー断片が約50％であり、初期型スパイラルと同等であるが、低質量S0では急激に低下しており、ハラシオン駆動の形成メカニズムを支持する。
• 環境にかかわらずバー断片が一定であることは、バーが銀河クラスタの形成以前に形成されたことを示し、赤方偏移に伴うバー断片の強い進化が見られないこととも整合する。
• 結果は、特にバッキング不安定性を介したバー駆動による擬似バルジ形成といった恒星進化プロセスが、後期型から初期型スパイラルへの形態的進化において重要な役割を果たしていることを支持する。