[論文レビュー] The formation of cD galaxies

Antonio Garijo, E. Athanassoula+1 more|arXiv (Cornell University)|May 27, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、N体シミュレーションを用いて、明るい光度ハローを有する巨大楕円銀河（cD銀河）の形成を調査した。その結果、団スケールの系における重力不安定性が中心銀河の成長を引き起こすことが示された。主な結果として、巨大中心銀河が形成されるのは、初期に中心に質量の種（seed）が存在する系に限られ、最終的な構造の形状と運動学的性質は初期の非等方性に依存しており、準平衡で拡張した団は、平坦な速度分散と拡張したハローを有するcD型のプロファイルを生成する。

ABSTRACT

We present N-body simulations of groups of galaxies with a number of very different initial conditions. These include spherical isotropic, nonspherical anisotropic collapses and virialised spherical systems. In all cases but one the merging instability leads to the formation of a giant central galaxy in the center of the group. The initial conditions of the exception are such that no galaxies are present in the central part of the group. Thus some central seed of material is necessary to trigger the formation of a giant central galaxy. We concentrate on the properties of these giant central galaxies. Spherical virialised systems give rise to relatively round and isotropic systems, while aspherical initial conditions give rise to triaxial objects with anisotropic velocity dispersion tensors. In the latter cases the orientation of the resulting central galaxy is well correlated with that of the initial cluster. We compare the projected properties of the objects formed with the properties of real brightest cluster member galaxies. The surface density profiles are in good agreement with the observed surface brightness profiles. In the case of extended virialised groups the projected properties of the giant central galaxy are the same as the properties of cD galaxies. These include a halo of luminous material and a nearly flat velocity dispersion profile.

研究の動機と目的

• cD銀河（明るい光度ハローを有する最も明るい銀河団メンバー）の形成メカニズムを理解すること。
• 銀河団スケールの系における重力不安定性が、自然に巨大中心銀河の形成を引き起こすかどうかを特定すること。
• 初期条件（対称性、非等方性、中心質量の有無など）が、結果としての中心銀河の形状および運動学的性質に与える役割を調査すること。
• シミュレートされた中心銀河の投影特性（特に表面密度および速度分散プロファイル）を観測されたcD銀河と比較すること。

提案手法

• 球対称で等方的な初期条件、非球対称で非等方的な初期条件、準平衡的で球対称な初期条件を有する銀河団を用いたN体シミュレーションを実施した。
• シミュレーションは、時間経過に伴う団の動的進化を追跡し、合体および質量吸着による中心銀河の成長に注目した。
• 中心銀河の非等方性および三軸性を評価するため、速度分散テンソルおよび形状を分析した。
• 観測データと比較するため、投影された表面密度および速度分散プロファイルを計算した。
• 初期状態における中心種質量の有無を系統的に変化させ、中心銀河形成にその必要性があるかどうかをテストした。
• 初期の非等方性と最終的な中心銀河の方位の相関を評価し、整列効果を検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 外部からの種の供給なしに、N体系としての銀河団スケールの重力不安定性によってcD銀河の形成を再現できるか？
• RQ2 初期の中心質量（種）が巨大中心銀河の形成を誘発する役割を果たすか？
• RQ3 初期の非等方性および団の幾何学的形状が、最終的な中心銀河の形状および運動学的性質に与える影響はいかほどか？
• RQ4 シミュレートされた表面密度および速度分散プロファイルが、観測されたcD銀河のそれらとどの程度一致するか？
• RQ5 初期のクラスタの方位と最終的な中心銀河の方位との間に相関があるか？

主な発見

• 巨大中心銀河の形成は、初期に中心に質量の種が存在するかどうかに依存する。種がなければ、そのような銀河は形成されない。
• 球対称で準平衡的な初期条件は、比較的丸く等方的な中心銀河を生成し、滑らかで平坦な速度分散プロファイルを示す。
• 非球対称で非等方的な初期条件は、三軸性を示す中心銀河と非等方的な速度分散テンソルを生じる。
• 中心銀河の最終的な方位は、初期の非等方性の方向と強く相関している。
• シミュレートされた中心銀河の投影表面密度プロファイルは、観測されたcD銀河の表面輝度プロファイルとよく一致する。
• 拡張した準平衡的団は、拡張した光度ハローとほぼ平坦な速度分散プロファイルを有する中心銀河を生成し、実際のcD銀河の主要な観測的特徴と一致する。