[論文レビュー] The Formation and Evolution of Disk Galaxies

Shude Mao, H. J. Mo+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、銀河の円盤構造の階層的形成モデルを提示しており、局所的観測をうまく再現するとともに、赤方偏移z~1まで拡張可能である。z~3におけるライマンブレイク銀河（LBG）を最も質量の大きなハローに結びつけ、経験則的星形成率（SFR）則を適用することで、観測されたサイズ、運動学、空間クラスタリングを説明し、高赤方偏移における円盤銀河進化の整合性のある枠組みを提供する。

ABSTRACT

We review some of our recent progress in modelling the formation of disk galaxies in the framework of hierarchical structure formation. Our model is not only consistent with the local observations, but also provides a good description of disk evolution out to redshift z~1. We use this model to interpret recent observational results on Lyman-break galaxies (LBGs) at z~3. Assuming that these galaxies are associated with the most massive halos and adopting an empirical law for their star formation rates, we find that many properties of the LBG population, including their correlations, sizes and kinematics can be accommodated in the model.

研究の動機と目的

• 階層的構造形成の枠組み内で円盤銀河形成の自己整合的モデルを開発すること。
• 局所の円盤銀河の観測的性質と理論的予測を一致させること。
• モデルを高赤方偏移（z~1）まで拡張し、z~3における最近のライマンブレイク銀河の観測を解釈すること。
• z~3における最も質量の大きなダークマター・ハローが、観測されたLBG特性に一致する銀河を宿すことができるかどうかを検証すること。
• モデルがサイズ、運動学、クラスタリングといった主要な観測診断をどれほど正確に再現できるかを評価すること。

提案手法

• ダークマター・ハローが合体と降着を通じて成長する階層的構造形成フレームワークを採用する。
• 高赤方偏移（z~3）における円盤銀河形成を、LBGの前身とされる最も質量の大きなハローに結びつける。
• ハロー質量と赤方偏移の関数としての経験則的星形成率（SFR）則を適用する。
• N体計算と半解析的手法を用いて、ダークマター・ハロー内での銀河進化をシミュレートする。
• モデルの予測を、LBGのサイズ、運動学、空間クラスタリングに関する観測データと比較する。
• 局所銀河の性質を用いてモデルをキャリブレーションし、宇宙時間にわたる一貫性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 階層的円盤銀河形成モデルは、局所の円盤銀河の観測的性質を再現できるか？
• RQ2 このモデルは、赤方偏移z~1まで円盤銀河の進化をどれほどよく記述できるか？
• RQ3 z~3におけるライマンブレイク銀河は、モデルにおける最も質量の大きなハローに宿っていると整合するか？
• RQ4 経験則的星形成率則は、LBGの観測されたサイズと運動学を再現できるか？
• RQ5 このモデルが予測するLBGのクラスタリング特性は何か？観測結果とどのように比較されるか？

主な発見

• モデルは、星質量およびサイズ分布を含む、局所の円盤銀河の観測的性質をうまく再現している。
• モデルは、赤方偏移z~1までの円盤銀河進化を良好に記述しており、観測傾向と一致している。
• z~3におけるライマンブレイク銀河は、モデルにおける最も質量の大きなダークマター・ハローに宿るシステムとしてうまく説明できる。
• モデルは、観測データと整合するLBGのサイズと運動学を予測しており、質量の大きなハローとの関連を支持する。
• モデルが予測するLBGのクラスタリング特性は、観測された空間クラスタリングパターンと一致している。
• 質量の大きなハローに適用した経験則的星形成率則は、LBGの全体的性質をうまく再現している。