[論文レビュー] Stellar Population Gradients in Bulges along the Hubble Sequence: II. Relations with Galaxy Properties

P. Jablonka, J. Gorgas+1 more|ArXiv.org|Jul 4, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 37被引用数 24

ひとこと要約

本研究は、スパイラル銀河（S0からSc）の32個のバルジにおいて、空間分解能をもった分光測定を用いて、径方向の星族勾配を分析し、外側のバルジ領域に、より古く、金属量が低く、[α/Fe]が高くなる星族が存在することを明らかにした。主な発見は、金属量勾配（[Fe/H]）が年齢勾配よりも2〜3倍急峻であり、速度分散が勾配の分散を駆動することで、類縁銀河と同様の外側から形成されるメカニズム（outside-in）が支持されることである。

ABSTRACT

We present the analysis of the radial gradients of stellar absorption lines in a sample of 32 bulges of edge-on spiral galaxies, spanning nearly the full Hubble sequence (from S0 to Sc types), and a large range of velocity dispersion (from about 60 to 300 km/s). Different diagnostics such as index-index, gradient-gradient diagrams, and simple stellar population models are used to tackle the origin of the variation of the bulge stellar population. We find that the vast majority of bulges show older age, lower metallicity and higher [alpha/Fe] in their outer regions than in their central parts. The radial gradients in [Fe/H] are 2 to 3 times larger than in Log(age). The relation between gradient and bulge velocity dispersion is interpreted as a gradual build up of the gradient mean values and their dispersions from high to low velocity dispersion, rather than a pure correlation. The bulge effective radii and the Hubble type of the parent galaxies seem to play a more minor role in causing the observed spatial distributions. At a given velocity dispersion, bulges and ellipticals share common properties.

研究の動機と目的

• 縁側スパイラル銀河のバルジにわたる、星族（年齢、金属量、[α/Fe]）の径方向勾配を調査すること。
• バルジの性質が、主に速度分散、Hubble分類、または有効半径によって駆動されているかどうかを特定すること。
• ディスクの混入とバー構造が、バルジの形成と進化に及ぼす影響を評価すること。
• バルジの星族勾配傾向を、楕円銀河のものと比較し、形成メカニズムの類似性を評価すること。
• 単純星族（SSP）モデルを用いて、観測された勾配を説明するのに、項の進化（secular evolution）か合体駆動型プロセス（merger-driven processes）のどちらが適切かを検証すること。

提案手法

• Hubble分類S0からScにわたる、32個の縁側スパイラル銀河のバルジに対して、深さのある空間分解能分光測定を実施した。
• ディスクの混入を避けるために、小径軸に沿った星の吸収ラインインデックス（例：Lickインデックス）の径方向変化を測定した。
• インデックスインデックス図および勾配勾配図を用いて、年齢、金属量、[α/Fe]勾配の相関関係を分析した。
• 単純星族（SSP）モデルを適用し、ラインインデックスを物理的星族パラメータ（年齢、[Fe/H]、[α/Fe]）に変換した。
• 観測された勾配をバルジの速度分散、有効半径、Hubble分類と相関させ、支配的要因を特定した。
• 類縁銀河と同様の速度分散を持つ楕円銀河と比較し、形成メカニズムの類似性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バルジの星族は、年齢、金属量、[α/Fe]において径方向勾配を示すか。また、Hubble分類にわたってどのように変化するか。
• RQ2 バルジの速度分散が、星族勾配の分散を支配する主因であるか。Hubble分類や有効半径が顕著な役割を果たすか。
• RQ3 同様の速度分散を持つ楕円銀河と比較して、観測された勾配はどのように異なるか。
• RQ4 バー構造やディスクの混入が、バルジにおける星族勾配に及ぼす影響はどの程度か。
• RQ5 観測された勾配の大きさと傾向は、バルジの形成歴について、外側から形成される（outside-in）か内側から形成される（inside-out）かのどちらを示唆するか。

主な発見

• 大部分のバルジが、中心部よりも外側領域で、より古く、金属量が低く、[α/Fe]が高いことを示した。
• 金属量勾配（[Fe/H]）は、年齢勾配の2〜3倍急峻であり、中心から有効半径に至るまで[Fe/H]が0.4 dex（σ = 0.3 dex）低下する一方、年齢は約1.5 Gyr（σ = 1.3 Gyr）外側へ増加する。
• 勾配と速度分散の関係は、高σから低σへ移行するに従い、平均勾配値とその分散が段階的に蓄積される傾向を示しており、単純な相関関係ではない。
• Hubble分類とバルジの有効半径は勾配の形作りにほとんど寄与せず、速度分散が支配的パラメータである。
• バルジと楕円銀河は、同様の速度分散において共通の星族性質を示しており、類似した形成メカニズムを持つと示唆される。
• 逆転した年齢勾配を示す明確な証拠を持つのは2つの銀河にとどまり、[α/Fe]勾配はわずか（≈0.1 dex）で、すべてのバルジでほぼ一定であった。