[論文レビュー] Origin of the colour-magnitude relation of elliptical galaxies

Tadayuki Kodama, N. Arimoto|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 1996

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、コマ銀河団のデータにキャリブレーションされた進化的パopulation合成モデルを用いて、楕円銀河における色magntiude（CM）関係の起源を調査する。遠方銀河団（アベル2390およびアベル851）におけるCM関係の進化をモデル予測と比較することで、CM関係は主に星の金属量の違いによって駆動されていることが結論づけられ、これはモデルや宇宙論的パラメータにかかわらず一貫した結果である。

ABSTRACT

Evolutionary models of elliptical galaxies are constructed by using a new population synthesis code. Model parameters are calibrated to reproduce the observed colour-magnitude (CM) relation of Coma ellipticals in $V-K$ vs. $M_{V}$ diagram. The SEDs are degenerated in stellar age and metallicity. An attempt is performed to break this degeneracy, by simulating evolution of the CM relation of elliptical galaxies, based on the two alternative interpretations; i.e., the CM relation reflects different mean stellar age or various stellar metallicity. A confrontation with the CM diagrams of E/S0 galaxies in the two distant clusters Abell 2390 ($z=0.228$) and Abell 851 ($z=0.407$) reinsures previous contentions that the CM relation is primarily a metallicity effect. This conclusion does not depend either on the model parameters, or on the cosmological parameters adopted.

研究の動機と目的

• 楕円銀河における色magntiude（CM）関係が、星の平均年齢の違いか金属量の違いに起因するかを特定すること。
• 高赤方偏移銀河団におけるCM関係の進化をシミュレーションすることで、その起源のロバストネスを検証すること。
• 遠方銀河団からの観測データを用いて、スペクトルエネルギー分布（SED）における年齢と金属量のデゲネラシーを解消すること。
• z=0.228およびz=0.407の銀河団からの独立したデータを用いて、CM関係が金属量効果であるという解釈を検証すること。
• 宇宙論的パラメータやモデル仮定が、CM関係の主因を占める要因に関する結論に与える影響を評価すること。

提案手法

• 楕円銀河の統合光をシミュレートするために新規コードを用いた進化的パopulation合成モデルを構築する。
• コマ銀河団における観測されたV-K vs. MV CM関係に一致させるために、モデルパラメータをキャリブレーションする。
• 平均星の年齢の変化と金属量の変化という2つの対立仮説に基づいて、CM関係の進化をシミュレートする。
• アベル2390（z=0.228）およびアベル851（z=0.407）におけるE/S0銀河の観測CM図とモデル予測を比較する。
• 観測とモデルの整合性を評価し、CM関係を最もよく説明する要因（年齢か金属量）を特定する。
• モデルパラメータや宇宙論的仮定を変化させることで、結論のロバストネスをテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 楕円銀河における色magntiude関係は、主に星の平均年齢の違いか金属量の違いに起因するか？
• RQ2 高赤方偏移銀河団におけるCM関係の観測的進化は、年齢と金属量のどちらが主因であるかを区別できるか？
• RQ3 金属量がCM関係を支配すると結論づけることは、モデルパラメータや宇宙論的仮定の変化に対してもロバストか？
• RQ4 高赤方偏移銀河団データを用いることで、SEDにおける年齢-金属量デゲネラシーはどの程度解消可能か？
• RQ5 進化的モデルは、遠方銀河団におけるE/S0銀河の観測CM図をどの程度正確に再現できるか？

主な発見

• 楕円銀河における色magntiude関係は、主に星の金属量の変動によって駆動されており、平均星の年齢の違いによるものではない。
• z=0.228およびz=0.407におけるアベル2390およびアベル851のE/S0銀河の観測結果は、年齢解釈よりも金属量解釈を支持する。
• シミュレーションに用いられる特定のモデルパラメータにかかわらず、金属量がCM関係を支配すると結論づけることは妥当である。
• モデルに採用された宇宙論的パラメータに依存せず、この結論は有効である。
• 高赤方偏移銀河団データとモデル予測を比較することで、SEDにおける年齢-金属量デゲネラシーは効果的に解消された。
• 進化的モデルは、コマ銀河団における観測されたCM関係および遠方銀河団におけるその進化を的確に再現しており、CM関係の金属量起源を確認している。