[論文レビュー] Projection effects on the FP thickness: a Monte-Carlo exploration

B. Lanzoni, Luca Ciotti|ArXiv.org|Mar 25, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 27被引用数 16

ひとこと要約

本論文は、非同形密度プロファイルを有する回転楕円体、二準位の銀河モデルにモンテカルロシミュレーションフレームワークを適用することで、楕円銀河の基本平面（FP）の観測厚さにおける投影効果の役割を調査する。その結果、投影効果は顕著なFP散乱に寄与しているが、統計的にはそれらは内在的FP厚さのわずかな割合にしか寄与せず、誤差補正後の物理的FP散乱は観測値のおよそ90%に相当することが判明した。

ABSTRACT

We study the contribution of projection effects to the intrinsic thickness of the Fundamental Plane (FP) of elliptical galaxies. The Monte-Carlo mapping technique between model properties and observed quantities, introduced by Bertin, Ciotti, and Del Principe (2002), is extended to oblate, two-integrals galaxy models, with non-homologous density profiles, adjustable flattening, variable amount of ordered rotational support, and for which all the relevant projected dynamical quantities can be expressed in fully analytical way. In agreement with previous works, it is found that projection effects move models not exactly parallel to the edge-on FP, by an amount that can be as large as the observed FP thickness. The statistical contribution of projection effects to the FP thickness is however marginal, and the estimated physical FP rms thickness is ~90% of the observed one (when corrected for measurement errors).

研究の動機と目的

• 楕円銀河の基本平面（FP）の観測厚さに寄与する視線方向の投影効果の寄与を定量化すること。
• 投影効果のみでFPの観測散乱を説明できるか、それとも内在的な物理的変動が不可欠かを評価すること。
• 傾きと回転支持が調整可能な、回転楕円体で二準位の銀河モデルへのモンテカルロマッピング技法を拡張すること。
• これらのモデルにおける関連する投影された動力学的量（例：速度分散、表面輝度）を解析的に計算すること。
• 測定誤差と投影効果を補正した後の物理的FP散乱を特定すること。

提案手法

• Bertin, Ciotti & Del Principe (2002) のモンテカルロマッピング技法を、非同形密度プロファイルを有する回転楕円体、二準位の銀河モデルに適応する。
• 一般モデルフレームワークから導出された、投影された動力学的量（例：σlos²、Vp²、表面輝度）の解析的表現を用いる。
• 視線方向の投影をモデル化するため、仰角θと楕円度q(θ)を含むパrameterizationを適用する。
• ベッセル関数と超幾何関数を用いて、投影等高線上の角度および半径方向の積分を実行し、平均速度分散を計算する。
• ベータ関数Bおよび超幾何型積分を含む一般化された積分形を用いて、異なる半径におけるσlos²(ℓ)を計算する。
• シミュレートされたFP散乱を観測データと比較し、測定誤差を補正することで物理的FP散乱を分離する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 投影効果は、楕円銀河の基本平面の観測厚さにどの程度寄与しているか？
• RQ2 投影効果のみでFPの観測散乱を説明できるか、それとも内在的な物理的変動が不可欠か？
• RQ3 非同形密度プロファイルと可変な回転支持を組み込むと、投影観測におけるFP厚さにどのような影響を与えるか？
• RQ4 誤差補正後の内在的散乱に、投影効果が統計的にどの程度寄与しているか？
• RQ5 回転楕円体で二準位のモデルにおける、投影速度分散および表面輝度の解析的表現は、FPマッピングにどのように影響を与えるか？

主な発見

• 投影効果により、モデルは観測されたFP厚さと同等の大きさで縁面FPからずれるため、幾何的寄与は無視できない。
• これにもかかわらず、投影効果の内在的FP散乱への統計的寄与はわずかであり、誤差補正後の推定物理的FPrms厚さは、観測値のおよそ90%に相当する。
• FPの傾きは主に星族の物理的変動および動力学的構造の変動によって駆動されており、投影効果によるものではない。
• n=0（定常密度）モデルに対して、投影速度分散および表面輝度の解析的表現が導出され、既知の結果と整合性を示した。
• 定常密度楕円体モデルでは、等密度面上で半径方向速度分散σR²は一定であり、この特殊ケースに特有の特徴である。
• n=0の場合、投影速度分散σp²は仰角θおよび平面内での位置に依存するが、σlos²は平面全体でσp²と等しくなる。これは定常密度モデルに特有の結果である。