[論文レビュー] The Fornax Deep Survey with VST. VII. Evolution and Structure of Late Type Galaxies inside the Virial Radius of the Fornax Cluster

M. A. Raj, E. Iodice+16 more|ORCA Online Research @Cardiff (Cardiff University)|Jun 20, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、フォルナックス銀河団のバーリル半径内に位置する13個の遅い種別銀河（LTGs）を、VST調査データを用いて分析し、環境的進化に関連する構造的および色勾配を調査した。その結果、ディスクブレーク型（タイプII：下に曲がる、タイプIII：上に曲がる）が外側ディスクの色およびガス含量と相関しており、ガス圧ストリッピングや潮汐相互作用などの多様な環境的メカニズムが、銀河団内LTGsの構造的進化を駆動していることが示された。

ABSTRACT

We present the study of a magnitude limited sample (mB < 16.6 mag) of 13 late type galaxies (LTGs), observed inside the virial radius, Rvir 0.7 Mpc, of the Fornax cluster within the Fornax Deep Survey (FDS). The main objective is to use surface brightness (SB) profiles and g-i colour maps to obtain information on the internal structure of these galaxies and find signatures of the mechanisms that drive their evolution in high-density environment, which is inside the virial radius of the cluster. By modelling galaxy isophotes, we extract the azimuthally averaged surface brightness profiles in four optical bands. We also derive g-i colour profiles, and structural parameters like total magnitude and effective radius. For 10 of the galaxies in this sample, we observe a clear discontinuity in their SB profiles, derive their break radius (Br), and classify their disc-breaks into Type-II (down-bending) or Type-III (up-bending). We find that Type-II galaxies have bluer average (g-i) colour in their outer discs while Type-III galaxies are redder. Br increases with stellar mass and molecular gas mass while decreases with molecular gas-fractions. The inner and outer scale-lengths increase monotonically with absolute magnitude, as found in other works. In Fornax, galaxies with morphological type 5< T< 9 (~60 % of the sample) are located beyond the high-density, ETG-dominated regions, but no correlation found between T and the disc-break type. The main results of this work suggest that the disc-breaks of LTGs inside the virial radius of the Fornax cluster seem to have arisen through a variety of mechanisms, which is evident in their outer-disc colours and the absence of molecular gas beyond their break radius in some cases. This can result in a variety of stellar populations inside and outside the break radii.

研究の動機と目的

• フォルナックス銀河団のバーリル半径内における遅い種別銀河（LTGs）の構造的および光度的性質を調査すること。
• ガス圧ストリッピングや潮汐相互作用などの環境的プロセスが、LTGsの形態および星の集団に与える影響を特定すること。
• ディスクブレーク特徴（ブレーク半径、スケール長）と星の質量、ガス質量、形態的タイプなどの全銀河的性質との関係を検討すること。
• 分子ガスがLTGsにおける構造的ブレークおよび色勾配を定義する役割を評価すること。
• 形態的分離および色-絶対等級関係が、銀河団環境の文脈で果たす役割を評価すること。

提案手法

• 4バンドの深紫外画像をVST調査から取得し、表面輝度プロファイルおよび$g-i$色マップを導出する。
• 銀河の等輝度線をフィットして、方位平均表面輝度プロファイルを抽出し、構造的パラメータ（全等級、効果的半径、ブレーク半径）を測定する。
• 表面輝度プロファイルにおける曲率に基づき、ディスクブレークをタイプII（下に曲がる）およびタイプIII（上に曲がる）に分類する。
• $g-i$色プロファイルを導出し、ブレーク半径以降の色勾配を分析して星の集団の違いを推測する。
• CO(1-0)測定が可能な場合、ブレーク半径を星の質量、分子ガス質量、ガス分率と相関付ける。
• 形態的タイプ（Tパラメータ）および銀河団中心からの距離を用いて、環境的分離および構造的進化を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フォルナックス銀河団内のLTGsにおいて、ディスクブレークの形態（タイプII対タイプIII）と外側ディスク色の関係は何か？
• RQ2 ブレーク半径、内側および外側スケール長、構造的パラメータが星の質量および分子ガス含量とどのように相関するか？
• RQ3 LTGsのブレーク半径以降に検出可能な分子ガス成分が存在するか？ これはディスクブレークの起源に何を示唆するか？
• RQ4 形態的分離（T > 5）は、銀河団中心からの密度および環境的プロセスとどのように関係するか？
• RQ5 LTGsにおける色勾配および色-絶対等級関係は、環境的クエンチングや外部の摂動にどの程度関連しているか？

主な発見

• タイプII銀河は外側ディスクが青色であるのに対し、タイプIII銀河は赤色の外側ディスクを示しており、異なる進化歴または外部要因の影響が示唆される。
• ブレーク半径は星の質量および分子ガス質量とともに増加するが、分子ガス分率とともに減少するため、ガス含量が構造的進化を制御している可能性がある。
• 内側および外側ディスクのスケール長は、絶対等級とともに単調に増加しており、他の研究の結果と整合的である。
• CO(1-0)検出が可能な銀河では、測定誤差の範囲内でブレーク半径以降に冷たい分子ガスは検出されず、ガス損失がブレーク形成を引き起こしている可能性がある。
• 形態的分離が観測された：LTGs（T > 5）の60％が高密度でETGが支配的なコア領域の外側に位置しているが、形態的タイプとディスクブレーク型との間に相関は認められない。
• 平均(g-i)色と銀河団中心からの距離との間に有意な相関は認められないが、色-絶対等級関係は保持されており、局所的環境的影響にもかかわらず、全体的な構造的および星の集団の傾向が維持されていることが示唆される。