[論文レビュー] Segregations in clusters of galaxies

C. Adami, A. Biviano+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、40のregularな銀河団にまたがる2000個の銀河を分析し、明るさと形態的分離を調査した。明るい銀河（M_R < -21.5）および後期型スパイラル銀河は、径方向の軌道と非準拠的（非準拠的）な力学的状態を示すが、楕円銀河は接線方向の軌道を示し、動的摩擦を通じてエネルギー等分配に近づいている。これは、銀河のタイプごとに異なる力学的段階にあることを示している。

ABSTRACT

We analyse a sample of about 2000 galaxies in 40 regular clusters, to look for evidence of segregation with respect to galaxy luminosities and morphological types. We find evidence of luminosity segregation for galaxies brighter than $M_R &lt; -21.5$, i.e. typically the four brightest members of each cluster. We also find evidence of morphological segregation: both the core-radius and the velocity dispersion increase along the Hubble sequence (ellipticals - S0 - early spirals - late spirals). Galaxies of different types have different velocity dispersion profiles, being steeper for later type galaxies. Simple modelling allows us to show that elliptical (and, to a lesser extent, S0) orbits are mostly tangential in the cluster core, and nearly isotropic outside, while spiral (in particular late-spiral) orbits are predominantly radial. A viable interpretation of our results is that (1) late spirals, at variance with other type galaxies, are a non-virialized cluster population, still on partially radial infalling orbits, (2) the elliptical phase-space distribution is evolving towards energy equipartition through the process of dynamical friction, (3) S0 and early-spirals have intermediate distributions between these two extremes.

研究の動機と目的

• 銀河の明るさと形態的タイプが銀河団内での空間的および運動的分布と相関しているかどうかを調査すること。
• 異なる銀河タイプが特徴的な軌道非対称性と速度分散プロファイルを示すかどうかを特定すること。
• 観測された分離パターンが、動的摩擦などのプロセスを通じた力学的進化を反映しているかどうかを検証すること。
• 軌道非対称性プロファイルをモデル化し、楕円銀河、S0銀河、初期型および後期型スパイラル銀河の力学的状態を評価すること。

提案手法

• Rバンドでの明るさとヘッブル系列に沿った形態的タイプによる銀河分類を含む、約2000個の銀河を含む40のregular銀河団の光度およびスペクトロスコピックデータの分析。
• ヘッブル系列に沿った形態的タイプによる銀河分類とRバンドでの明るさの分類。
• 各形態的タイプごとの速度分散プロファイルとコア半径の測定。
• 位相空間分布関数の構築により、軌道非対称性（径方向対接線方向）を推定。
• 軌道構造の解釈と進化状態の推定のための単純な力学的モデルの適用。
• 楕円銀河のエネルギー等分配への進化を説明するための動的摩擦理論の適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる形態的タイプの銀河は、銀河団内において特徴的な空間的および運動的分布を示すか？
• RQ2 銀河の明るさとクラスターコアにおける径方向分離の間に相関があるか？
• RQ3 軌道非対称性はヘッブル系列に沿って体系的に変化するか？もしそうなら、どのように変化するか？
• RQ4 楕円銀河は動的摩擦を通じてエネルギー等分配に近づいている一方、後期スパイラル銀河はまだ降着中の径方向軌道にあるか？
• RQ5 クラスタ環境下での初期型銀河と後期型銀河の速度分散プロファイルにはどのような違いがあるか？

主な発見

• M_R < -21.5より明るい銀河では明るさによる分離が観測され、通常は4つの最も明るい団内メンバーに該当する。
• 形態的分離が確認された：コア半径と速度分散は、楕円銀河から後期スパイラルにかけて増加する。
• 楕円銀河は、団コア部で主に接線方向の軌道を示し、外部ではほぼ等方的（等方的）な軌道を示しており、動的平衡に近い状態にあることを示している。
• 後期スパイラル銀河は、主に径方向の軌道を示しており、準拠的でなくまだ降着中であることを示唆している。
• S0銀河および初期スパイラル銀河は、楕円銀河と後期スパイラル銀河の中間的な軌道非対称性を示している。
• データは、楕円銀河が動的摩擦を通じてエネルギー等分配に近づいている一方、後期スパイラル銀河は一時的で準拠的でない状態にとどまっているというシナリオを支持している。