[論文レビュー] Multi-Wavelength Properties of Barred Galaxies in the Local Universe. I: Virgo Cluster

Lea Giordano, Kim‐Vy Tran+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、UKIDSSの近赤外(Hバンド)画像、ALFALFAのHIガス質量、GOLDMineの photometryを用いて、バーライト銀河のバー断片をバーリオ銀河団で測定した。全恒星光度およびHI質量の範囲で、バーを持つディスク断片の割合は一貫して約29–34％であり、これはサンプル定義に対して頑健である。初期型スパイラル(Sa–Sb)ではバー断片の割合が約45–50％と顕著に高く、レンチキュラー銀河や後期型スパイラルよりも顕著に高い。これは、形態的構成とバリオン分率に強く依存することを示している。

ABSTRACT

We study in detail how the barred galaxy fraction varies as a function of luminosity, HI gas mass, morphology and color in the Virgo cluster in order to provide a well defined, statistically robust measurement of the bar fraction in the local universe spanning a wide range in luminosity (factor of ~100) and HI gas mass. We combine multiple public data-sets (UKIDSS near-infrared imaging, ALFALFA HI gas masses, GOLDMine photometry). After excluding highly inclined systems, we define three samples where galaxies are selected by their B-band luminosity, H-band luminosity, and HI gas mass. We visually assign bars using the high resolution H-band imaging from UKIDSS. When all morphologies are included, the barred fraction is ~17-24% while for morphologically selected discs, we find that the barred fraction in Virgo is ~29-34%: it does not depend strongly on how the sample is defined and does not show variations with luminosity or HI gas mass. The barred fraction depends most strongly on the morphological composition of the sample: when the disc populations are separated into lenticulars (S0--S0/a), early-type spirals (Sa--Sb), and late-type spirals (Sbc--Sm), we find that the early-type spirals have a higher barred fraction (~45-50%) compared to the lenticulars and late-type spirals (~22-36%). This difference may be due to the higher baryon fraction of early-type discs which makes them more susceptible to bar instabilities. We do not find any evidence of barred galaxies being preferentially blue.

研究の動機と目的

• 本研究は、恒星光度とHIガス質量の広いダイナミックレンジにわたって、局所宇宙、特にバーリオ銀河団におけるバー断片の統計的に頑健な測定を目的とする。
• 多波長データを用いて、バー断片の割合が銀河の形態、光度、HIガス質量、色にどのように変化するかを調査することを目的とする。
• 特に形態分類と波長の影響がバー断片の推定に与える影響を評価し、光学的および近赤外線サーベイの比較を含む。
• バーリオ銀河団におけるバー銀河が、環境的依存性や青色特徴を示すかどうかを検証し、今後の研究で場所銀河と比較する。
• 高解像度のHバンド画像を用いてダスト遮蔽効果を低減することで、過去のバー断片推定値の不一致を解消することを目的とする。

提案手法

• Bバンド光度（343個の銀河）、Hバンド光度（413個の銀河）、HIガス質量（439個の銀河）に基づいて銀河サンプルを定義し、光度およびガス含有量の広範なカバーを確保した。
• UKIDSS大面積サーベイの高解像度Hバンド画像を用いて、光学バンドに比べてダスト遮蔽の影響が小さいため、視覚的にバーを同定した。
• 投影効果を避けるため、非常に傾いている銀河は除外した。これにより、バーの形態分類が信頼できるようになった。
• GOLDMineデータベースの光度測定とALFALFAサーベイのHI質量測定をバーリオ銀河団カタログと照合し、多波長解析を可能にした。
• 統計解析では、形態的タイプ（S0–S0/a、Sa–Sb、Sbc–Sm）、光度階層、HI質量階層ごとのバー断片の割合を比較し、有意性検定を3σ水準で実施した。
• バー付きとバーなし銀河の(B–H)色分布を比較し、バー銀河が青色または赤色に偏っているかどうかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バーリオ銀河団におけるバー断片の割合は、銀河の光度およびHIガス質量にどのように変化するか？
• RQ2 バー断片の割合は、特に初期型（Sa–Sb）、中間型（Sbc–Sm）、レンチキュラー型（S0–S0/a）スパイラルにどのように依存するか？
• RQ3 バー断片の割合と銀河の色に相関があるか。これは、青色系または赤色系の銀河でバー形成が好まれる傾向を示唆するか？
• RQ4 バーリオ銀河団におけるバー断片の割合は、過去の光学サーベイによる推定値とどのように異なるか。波長（光学対近赤外）が測定バイアスに果たす役割は何か？
• RQ5 低質量銀河（矮星および不規則銀河）でHI質量が低い場合、広いサンプルに含めた際に全体のバー断片の割合にどの程度の影響を与えるか？

主な発見

• バーリオ銀河団におけるバー付きディスク断片の割合は、Bバンド、Hバンド、HI質量で選別した3つの主なサンプルすべてで一貫して約29–34％であり、サンプル定義に対して頑健であることが示された。
• すべての形態を含めた場合、バー断片の割合は約17–24％に低下する。これは、低光度および低HI質量領域でバーを持たない矮星や不規則銀河の寄与が大きいことが主な要因である。
• 初期型スパイラル（Sa–Sb）ではバー断片の割合が約45–50％に高く、レンチキュラー銀河や後期型スパイラル（約22–36％）と比較して統計的に有意に高い（3σ水準）。
• バー銀河が顕著に青色である証拠は得られなかった。バー付きとバーなし銀河の(B–H)色分布は区別がつかなかった。
• 初期型スパイラルでバー断片の割合が高いのは、バリオン分率が高いため、バー不安定性により強く影響を受けるためと考えられる。一方、ガス損失や銀河団内相互作用によって星形成が抑制され、レンチキュラー銀河に進化する可能性がある。
• バーリオ銀河団におけるバー断片の割合は、E00が報告した近赤外線で得られた約60％の場所銀河の値より低い。これは環境的要因やサンプル選択の影響を示唆しており、今後の研究（Paper II）で場所銀河サンプルを用いてさらに検証する予定である。