[論文レビュー] Structural properties of disk galaxies I. The intrinsic ellipticity of bulges

J. Méndez‐Abreu, J. A. L. Aguerri+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、2ミクロン全銀河赤外探索（2MASS）のJバンド画像を用いて、148個の非ばりつきS0〜Sb銀河のバルジの内在的赤道面楕円率を測定するために、新規の2次元光度分解アルゴリズム（GASP2D）を用いた。その結果、約80%のバルジが回転楕円体ではなく三軸体であることが判明し、平均赤道面軸比⟨B/A⟩ = 0.85であった。これは、急速な断熱的収縮ではなく、合体または長時間にわたる定常的進化によって形成された可能性を示唆している。

ABSTRACT

(Abridged) A variety of formation scenarios was proposed to explain the diversity of properties observed in bulges. Studying their intrinsic shape can help in constraining the dominant mechanism at the epochs of their assembly. The structural parameters of a magnitude-limited sample of 148 unbarred S0--Sb galaxies were derived in order to study the correlations between bulges and disks as well as the probability distribution function (PDF) of the intrinsic equatorial ellipticity of bulges. It is presented a new fitting algorithm (GASP2D) to perform the two-dimensional photometric decomposition of galaxy surface-brightness distribution. This was assumed to be the sum of the contribution of a bulge and disk component characterized by elliptical and concentric isophotes with constant (but possibly different) ellipticity and position angles. Bulge and disk parameters of the sample galaxies were derived from the J-band images which were available in the Two Micron All Sky Survey. The PDF of the equatorial ellipticity of the bulges was derived from the distribution of the observed ellipticities of bulges and misalignments between bulges and disks. Strong correlations between the bulge and disk parameters were found. About 80% of bulges in unbarred lenticular and early-to-intermediate spiral galaxies are not oblate but triaxial ellipsoids. Their mean axial ratio in the equatorial plane is <b> = 0.85. There is not significant dependence of their PDF on morphology, light concentration, and luminosity. The interplay between bulge and disk parameters favors scenarios in which bulges assembled from mergers and/or grew over long times through disk secular evolution. But all these mechanisms have to be tested against the derived distribution of bulge intrinsic ellipticities.</b>

研究の動機と目的

• バルジの形成メカニズムの主な要因を、その内在的三次元形状を測定することで制約すること。
• バルジの形状、明るさ、集中度が内在的楕円率と相関するかどうかを調査すること。
• 潜在的な核バーの存在が導かれる内在的形状分布に与える影響を評価すること。
• バルジとディスクのパラメータ間の観測された相関が、定常的進化か合体駆動形成のどちらを支持するかを検証すること。
• 観測された楕円率とバルジ-ディスクのずれ角の分布を用いて、内在的赤道面楕円率の確率密度関数（PDF）を導出すること。

提案手法

• Sérsicバルジと定数楕円率および位置角を持つ指数的ディスクの和として銀河表面輝度をフィットする、新規の2次元光度分解アルゴリズムGASP2Dを開発した。
• 148個の非ばりつきS0〜Sb銀河のマグニチュード限界サンプルに対して、2ミクロン全銀河赤外探索（2MASS）のJバンド画像にGASP2Dを適用した。
• バルジおよびディスクの有効半径、Sérsic指数、スケール長、楕円率、位置角などの構造パラメータを信頼性高く推定するために、頑健なLevenberg–Marquardt最小二乗フィッティング法を用いた。
• バルジ-ディスクのずれ角の分布を用いて、観測された楕円率を再構成することで、内在的赤道面楕円率の確率密度関数（PDF）を導出した。
• 核バーの影響をシミュレーションすることで結果の頑健性をテストし、バー割合を30%および100%と仮定した。
• ハーモニックマッピングや階層的合体、定常的進化の数値シミュレーションの予測と、導出されたバルジ特性を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非ばりつきS0〜Sb銀河のバルジの内在的赤道面楕円率分布は何か？ そしてそれは形成メカニズムにどのような制約を課えるか？
• RQ2 バルジとディスクのパラメータ間の観測された相関は、定常的進化か合体駆動形成のどちらと整合的か？
• RQ3 核バーの存在が、導かれたバルジの内在的形状に顕著な影響を及ぼすか？
• RQ4 バルジの内在的楕円率は、銀河の形態、明るさ、または光の集中度に依存するか？
• RQ5 観測されたバルジ特性は、階層的合体およびディスクの定常的進化のシミュレーション予測とどのように一致するか？

主な発見

• 非ばりつきリング状および初期〜中程度のスパイラル銀河のバルジの約80%は、回転楕円体ではなく三軸体であり、これは軸対称的球状対称体ではないことを示している。
• バルジの平均赤道面軸比は⟨B/A⟩ = 0.85であり、これは平均内在的楕円率⟨E⟩ = 0.15に対応する。
• 内在的赤道面楕円率の確率密度関数（PDF）は、銀河の形態、明るさ、光の集中度に顕著な依存性を示さない。
• 核バーを30%の割合で含む場合でも、導出されたPDFは一貫しており、核バーが内在的形状測定にバイアスを及えないことを示唆している。
• バルジは、楕円銀河と同一の基本平面、FJ関係、PP関係に従うため、共通の形成メカニズムを支持する。
• ディスクのスケール長とバルジの有効半径および中心速度分散との強い相関は、共進化的プロセスを示しており、定常的進化または合体駆動成長と整合的である。