[論文レビュー] Secular evolution and the assembly of bulges

F. Combes|ArXiv.org|Jan 1, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 5被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、宇宙フィラメントからの持続的で冷たいガス降着によって駆動される定常的進化が、繰り返しバーの形成・破壊・再形成を可能にし、ディスク銀河における擬似バルジの徐々な構築を可能にすると提案している。主な貢献は、外部からのガス降着がバーのサイクルと擬似バルジの成長を維持することを示したことであり、ブルー・シーケンスにおける擬似バルジの広がりや、バルジ形成プロセスの高効率にもかかわらずバルジを有さない銀河の持続性を説明している。

ABSTRACT

Bulges are of different types, morphologies and kinematics, from pseudo-bulges, close to disk properties (Sersic index, rotation fraction, flatenning), to classical de Vaucouleurs bulges, close to elliptical galaxies. Secular evolution and bar development can give rise to pseudo-bulges. To ensure prolonged secular evolution, gas flows are required along the galaxy life-time. There is growing evidence for cold gas accretion around spiral galaxies. This can explain the bar cycle of destruction and reformation, together with pseudo-bulge formation. However, bulges can also be formed through major mergers, minor mergers, and massive clumps early in the galaxy evolution. Bulge formation is so efficient that it is difficult to explain the presence of bulgeless galaxies today.

研究の動機と目的

• 定常的進化プロセスを通じてディスク銀河における擬似バルジの起源を説明すること。
• バルジ形成プロセスの高効率にもかかわらずバルジを有さない銀河がなぜ持続するのかというパラドックスを解明すること。
• 外部ガス降着がバーのサイクルと擬似バルジの集積に果たす役割を調査すること。
• ガス降着、合体、クラスター力学の各要因がバルジ形成に与える相対的寄与を比較すること。
• 特に高赤方偏移観測の文脈において、バルジ集積の動的歴史を明確にすること。

提案手法

• 階層的集積の下で銀河進化をモデル化するための、ガスおよび星形成を含む宇宙論的シミュレーション。
• バーの安定性と進化をシミュレートするための、ガス降着率を変化させたSb最大ディスクモデル（例：5 M⊙/yr）。
• 3.3 kpcにおけるm=2の接線方向力と径方向力の比を測定するQ2パラメータを用いてバー強度を追跡。
• 星、ガス、およびダークマターハロー間の角運動量移動をモデル化し、バーの破壊と再形成を理解すること。
• マジョル・マージャーとミニチュア・マージャー（逆行および順行の衝突を含む）をシミュレートし、バルジの形態と運動学的性質を研究すること。
• 極座標リングおよび逆向き回転系における速度曲線と角運動量の進化を分析し、ガスおよび星の力学的挙動を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 宇宙フィラメントからの持続的で冷たいガス降着は、ディスク銀河におけるバーの形成および破壊サイクルにどのように影響するか？
• RQ2 定常的進化および合体によるバルジ形成の高効率にもかかわらず、なぜバルジを有さない銀河が持続するのか？
• RQ3 ガス降着と合体の両者が、擬似バルジおよびクラシカルバルジ形成に与える相対的寄与は何か？
• RQ4 ガス、星、ダークマターハロー間の角運動量交換は、バー進化および擬似バルジ成長をどのように制御するか？
• RQ5 高赤方偏移におけるかたまりだらけの銀河およびミニチュア・マージャーは、初期型バルジ形成にどの程度寄与するか？

主な発見

• 5 M⊙/yrの外部ガス降着は、バーの形成を維持し、恒久的なバーの破壊を防ぎ、バー駆動によるガス降着と擬似バルジ成長のサイクルを維持するのに十分である。
• ガス降着がなければ、バーは約8 Gyrで弱まり消滅するが、持続的流入があると、バーは再形成され、擬似バルジ集積が維持される。
• Sersic指数の分布には明確な二峰性が見られ、擬似バルジはn ≈ 1–2でピークを示し、クラシカルバルジはn ≈ 4でピークを示しており、形成メカニズムの違いが示唆される。
• 極座標リングは、降着したガスの角運動量がディスクとほぼ垂直な場合に発生し、赤道面および極面の両方で星形成を引き起こすが、最終的にはディスク相互作用によって破壊される。
• 順行または逆行の軌道を持つマジョル・マージャーでも、Sersic指数がn ≈ 1–2のバルジが形成され、これはミニチュア・マージャーのみが擬似バルジを形成するとする仮定に反する。
• 初期ディスク質量の30–40％の合計質量を降着したミニチュア・マージャー、たとえ50個の50:1マージャーであっても、スパイラル銀河を楕円銀河に変換できる。これはミニチュア・マージャーがバルジュ形成において極めて効果的であることを示唆している。