[論文レビュー] N-Body Simulations of Small Galaxy Groups

H. Aceves, Héctor Velázquez|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2002

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、N体シミュレーションを用いて小規模銀河グループの力学的挙動を調査し、ヘイクソンのコンパクト群のような構造が、初期状態が拡散的で、初期に共通の暗黒物質ハローを必要としない条件下でも自然に形成されることを示している。主な発見は、約40％の準拠状態にあるグループが約100億年間にわたり完全な合体を経験せずに生存することであり、これは過剰合体問題を解決し、コンパクト群とクラスタが同程度の質量対光度比を持つことを示唆している。

ABSTRACT

A series of N-body simulations aimed to study the dynamics of small groups of galaxies are presented. The properties of small galaxy groups are very well reproduced, and those of Hickson's compact groups are well reproduced by the most advanced stage of collapsing groups. We find no overmerging problem in our simulations. An important fraction of groups (~40%) initially in virial equilibrium can last for ~10 Gyr without complete merging. These results provide an alternative solution to the overmerging expected in Hicksons's compact groups.

研究の動機と目的

• N体シミュレーションを用いて小規模銀河グループの力学的進化を調査すること。
• ヘイクソンのコンパクト群（HCG）が、初期に共通の暗黒物質ハローを必要としない状態で形成され、生存可能かどうかを検証すること。
• HCGが短い交差時間にもかかわらず長期間にわたり安定している理由（過剰合体問題）を解消すること。
• CfA、GCF、MKなどのカタログからの観測中央値と比較して、シミュレートされたグループの性質を評価すること。
• 初期状態（最大拡張状態 vs. 準拠状態）がグループの進化および存続期間に与える影響を評価すること。

提案手法

• 4〜6個の銀河を含む小規模銀河グループのN体シミュレーションを実施し、重力的相互作用と粒子基盤の力学を用いる。
• 2種類の初期状態を実装する：『最大拡張状態』（拡散的で準拠でない状態）と準拠状態（事前に緩和された状態）。
• 初期に共通の暗黒物質ハローを設けず、代わりに個々の銀河の周囲に暗黒物質ハローをシミュレートする。
• 約100億年間にわたりシステムを進化させ、生存、合体、力学的性質を評価する。
• 質量推定器（中央値質量推定器と準拠質量推定器）を用いて、質量推定値を比較する。
• シミュレートされたグループの性質（ドレープ速度分散、半径、交差時間）を、ヘイクソン、CfA、GCF、MKカタログからの観測データと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コンパクト銀河群は、初期に共通の暗黒物質ハローを必要とせず、形成され、安定を保てるか？
• RQ2 最大拡張状態や準拠状態といった初期状態が、現実的な小規模グループの性質をもたらすか？
• RQ3 初期に準拠状態にあったグループのうち、100億年間にわたり完全な合体を経験せずに生存する割合はどの程度か？
• RQ4 ヘイクソンのコンパクト群の質量対光度比は、銀河クラスタと比べてどうか？
• RQ5 初期状態が拡散的である自然な力学的進化によって、コンパクト群における過剰合体問題が解消されるか？

主な発見

• 最大拡張状態から出発したグループは、観測カタログからの小規模銀河グループの中央値力学的性質を再現する。
• 初期に拡散的であったグループの約10％が、ヘイクソンのコンパクト群の中央値性質に一致する構造に進化する。
• 初期に準拠状態にあったグループの約40％が、約100億年間にわたり完全な合体を経験せずに生存し、長期的な安定性を示す。
• 現在のグループに対して、中央値質量推定器（MME）は準拠質量推定器（VME）よりもより正確な質量推定を提供する。
• ヘイクソンのコンパクト群の質量対光度比は約250太陽単位と推定され、銀河クラスタと同程度のバリオン質量比と総質量比を示唆している。
• 顕著な過剰合体問題は観測されず、コンパクト群は、微調整された初期条件や共通の暗黒物質ハローを必要とせず、自然な力学的進化によって安定を保てる。