[論文レビュー] Near-infrared and optical broadband surface photometry of 86 face-on disk dominated galaxies. III. The statistics of disk and bulge parameters

Roelof S. de Jong|ArXiv.org|Jan 2, 1996

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、86個の正面面を向いた円盤優勢銀河の近赤外および可視光画像を用いて、円盤およびバルジの構造的パラメータを分析した。赤外Kバンドのデータを用いることで、ほこりの影響や星の集団の影響を最小限に抑えた。その結果、フレーマンの法則は再定義を要することが判明した。中心円盤表面輝度には上限値はあるが、一意の最適値は存在しない。また、ハッブル型はバルジの有効表面輝度との相関が、バルジ対円盤光度比よりも強いことが明らかになった。

ABSTRACT

The statistics of the fundamental bulge and disk parameters of galaxies and their relation to the Hubble sequence were investigated by an analysis of optical and near-infrared observations of 86 face-on spiral galaxies. The availability of near-infrared K-passband data made it possible for the first time to trace fundamental parameters related to the luminous mass while hardly being hampered by the effects of dust and stellar populations. The observed number frequency of galaxies was corrected for selection effects to calculate volume number densities of galaxies with respect to their fundamental parameters. The main conclusions of this investigation are: 1) Freeman's law has to be redefined. There is no single preferred value for the central surface brightnesses of disks in galaxies. There is only an upper limit to the central surface brightnesses of disks, while for lower central surface brightnesses the number of galaxies per volume element decreases only slowly as function of the central surface brightness. 2) The Hubble sequence type index correlates strongly with the effective surface brightness of the bulge, much better than with the bulge-to-disk ratio. 3) The disk and bulge scalelengths are correlated. 4) These scalelengths are not correlated with Hubble type. Hubble type is a lengthscale-free parameter and each type therefore comes in a range of magnitudes (and presumably a range of total masses). 5) Low surface brightness spiral galaxies are not a separate class of galaxies. In a number of aspects they are a continuation of a trend defined by the high surface brightness galaxies. Low surface brightness galaxies are in general of late Hubble type.

研究の動機と目的

• 正面面を向いた渦巻銀河における円盤およびバルジの構造的パラメータの統計的分布を特定すること。
• ほこりによる減光および星の集団の影響が、可視光および近赤外帯での表面輝度測定に与える影響を評価すること。
• ハッブル系列の分類と表面輝度やスケール長といった基本的構造的パラメータとの関係を調査すること。
• 低表面輝度銀河が独立したクラスを形成しているのか、それとも高表面輝度銀河で観察される傾向の延長線上にあるのかを検討すること。
• 観測された銀河の頻度を選択効果の補正を加えて、構造的パラメータごとの体積内銀河密度を導出すること。

提案手法

• 86個の正面面を向いた円盤優勢の渦巻銀河について、可視光（B, R）および近赤外（K）バンドでブロードバンド表面輝度測定を実施した。
• 赤外Kバンドのデータを用いて、ほこりによる減光や星の集団の勾配の影響を最小限に抑えた、明るい質量のトレースを実施した。
• 2次元表面輝度プロファイルを用いて、円盤およびバルジ成分を再構成するための、三次元への再構成（deprojection）手法を適用した。
• 観測された銀河の数を、選択効果の補正を加えることで、中心表面輝度、スケール長、ハッブル型を関数とする体積内銀河密度を導出した。
• 指数関数的円盤およびSersicバルジプロファイルをフィットさせ、有効半径、表面輝度、スケール長といったパラメータを抽出した。
• 統計的手法を用いて、ハッブル型と構造的パラメータの相関関係を分析し、有意性と傾向を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フレーマンの法則は、円盤銀河の中心表面輝度に一意の最適値を有するという前提で成り立つか。それとも、その値の分布が存在するのか。
• RQ2 ハッブル系列分類は、バルジの有効表面輝度との相関が、バルジ対円盤光度比との相関よりも強いのか。
• RQ3 円盤およびバルジのスケール長は相関しているか。また、ハッブル型に応じてどのように変化するか。
• RQ4 低表面輝度銀河は、独立したクラスを形成しているのか、それとも高表面輝度銀河で観察される傾向の延長線上にあるのか。
• RQ5 円盤の中心表面輝度および構造的パラメータを関数とする、銀河の体積内密度は何か。

主な発見

• フレーマンの法則は再定義を要する。円盤銀河の中心表面輝度に一意の最適値は存在せず、上限値がある。表面輝度が低い領域では銀河の数密度がゆっくり減少する。
• ハッブル型はバルジの有効表面輝度との相関が、バルジ対円盤光度比との相関よりも強い。これは、バルジの表面輝度が形態的分類のより良い指標であることを示している。
• 円盤およびバルジのスケール長は有意に相関しており、これらの成分のサイズ間に物理的関連性がある可能性を示している。
• ハッブル型は円盤またはバルジのスケール長と相関しない。これは、ハッブル型がスケール長に依存しないパラメータであり、各タイプが全質量およびサイズの範囲をカバーしていることを確認している。
• 低表面輝度渦巻銀河は別クラスではなく、主に遅いハッブル型に見られる傾向の延長線上にある。
• Kバンド画像を用いることで、ほこりや星の集団の影響によるバイアスを低減し、明るい質量の推定がより信頼性の高いものになる。