[論文レビュー] Spatially Resolved Galaxy Angular Momentum

Sarah M. Sweet, David B. Fisher+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 2

ひとこと要約

本稿では、特定の角運動量（j）の確率密度関数（pdf）を、銀河の形態および進化を解明するためのツールとして導入する。pdf(j)は、ディスク優位の銀河では対称的であり、バルジ優位の銀河では非対称的であるという強い相関を示し、現在の銀河および高赤方偏移銀河における運動論的分解法の可能性を示している。

ABSTRACT

The total specific angular momentum j of a galaxy disk is matched with that of its dark matter halo, but the distributions are different, in that there is a lack of both low- and high-j baryons with respect to the CDM predictions. We illustrate how the probability distribution function pdf(j) can inform us of a galaxy's morphology and evolutionary history with a spanning set of examples from present-day galaxies and a galaxy at z~1.5. The shape of pdf(j) is correlated with photometric morphology, with disk-dominated galaxies having more symmetric pdf(j) and bulge-dominated galaxies having a strongly-skewed pdf(j). Galaxies with bigger bulges have more strongly-tailed \pdf(j), but disks of all sizes have a similar pdf(j). In future, pdf(j) will be useful as a kinematic decomposition tool.

研究の動機と目的

• 銀河内の特定角運動量（j）の分布が、その形態および進化歴とどのように関係するかを調査すること。
• 観測されたバリオンの角運動量とCDMモデルの予測との間に生じる矛盾、特に低jおよび高jのバリオンの不足を解消すること。
• pdf(j)が運動論的分解の診断ツールとして機能可能かどうかを検討すること。
• ディスク優位とバルジ優位の銀河を含む、さまざまな銀河タイプにおけるpdf(j)を比較し、構造的および進化的傾向を推察すること。

提案手法

• 本研究では、銀河ディスクおよびそのダークマター・ハローの特定角運動量（j）の確率密度関数（pdf）を構築する。
• 現在の銀河および高赤方偏移銀河（z~1.5）のバリオンの観測されたpdf(j)を、コールド・ダークマター（CDM）モデルの予測と比較する。
• 代表的な例を用いて、pdf(j)が銀河構造、特にディスク対バルジ優位性にどのように変化するかを説明する。
• 対称性および歪度を、形態的タイプおよび進化状態の指標としてpdf(j)の評価に用いる。
• 光度的形態のデータを活用し、pdf(j)の形状と銀河の構造的成分との相関を分析する。
• 角運動量分布が形成歴および動的進化を反映すると仮定し、運動論的成分の推定を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 特定角運動量のpdf(j)の形状は、銀河の光度的形態とどのように関係するか？
• RQ2 観測されたバリオンの角運動量分布は、CDMモデルの予測からどの程度逸脱しているか？
• RQ3 pdf(j)は、銀河における運動論的分解の信頼できるツールとして機能可能か？
• RQ4 ディスク優位とバルジ優位の銀河におけるpdf(j)の違いは何か？
• RQ5 高赤方偏移銀河（z~1.5）のpdf(j)は、その構造的および進化的状態についてどのような情報を提供するか？

主な発見

• ディスク優位の銀河は、より対称的なpdf(j)分布を示し、角運動量分布が一様であることを示している。
• バルジ優位の銀河は、顕著な尾を伴った強い歪みを持つpdf(j)を示し、角運動量分布の非対称性が顕著である。
• より大きなバルジを有する銀河は、より顕著な尾を持つpdf(j)を示し、中心部における角運動量分散が増加していることを示唆している。
• サイズの違いに関わらず、すべてのディスク銀河は類似したpdf(j)形状を示しており、ディスクにおける普遍的な角運動量分布パターンがあると示唆している。
• pdf(j)の形状は銀河の形態と強く相関しており、形態診断としての利用が有効であることを支持している。
• 本研究では、pdf(j)が今後のローカル銀河および高赤方偏移銀河における運動論的分解の有望なツールであると特定している。