[論文レビュー] The inclination of the dwarf irregular galaxy Holmberg II

F. J. Sánchez-Salcedo, A. M. Hidalgo-Gámez+1 more|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|May 12, 2014

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、外縁ガスディスクの重力的安定性解析を用いて、矮小不規則銀河Holmberg IIの傾き角が従来の推定値よりも小さい（約27°）と提案している。この再評価された傾き角は、より高い円運動速度（約60 km s⁻¹）を示し、Ho IIをバリオンTully-Fisher関係に一貫して位置づけるものであり、MOND予測とも整合するが、MOND下での安定性解析では外縁領域にわずかな不安定性が示唆され、MONDのガス豊富な矮小銀河への適用性に疑問を呈する。

ABSTRACT

We provide constraints on the inclination angle of the H\,{\sc i} disk of the dwarf irregular galaxy Holmberg II (Ho II) from stability analysis of the outer gaseous disk. We point out that a mean inclination angle of 27 degrees and thus a flat circular velocity of ~60 km/s, is required to have a level of gravitational stability similar to that found in other galaxies. Adopting this inclination angle, we find that Ho II lies on the right location in the baryonic Tully-Fisher relation. Moreover, for this inclination, its rotation curve is consistent with MOND. However, the corresponding analysis of the stability under MOND indicates that this galaxy could be problematic for MOND because its outer parts are marginally unstable in this gravity theory. We urge MOND simulators to study numerically the non-linear stability of gas-rich dwarf galaxies since it may provide a new key test for MOND.

研究の動機と目的

• 外縁領域においても、重力的安定性の議論を用いてHo IIのH iディスクの傾き角を制約すること。
• 従来の高傾き角推定値に起因する、Ho IIの回転曲線とバリオンTully-Fisher関係内での位置の不整合を解消すること。
• 低表面輝度でガスが豊富な性質を考慮し、Ho IIの運動学がMONDと整合するかどうかを検証すること。
• MOND下で外縁ディスクにわずかな重力的不安定性が生じるかどうかを特定し、理論の予測力に対する影響を検討すること。

提案手法

• 観測されたH i表面密度と速度分散を用いて、Ho IIのガスディスクのトゥームレ安定性パラメータ（Q）を計算した。
• 仮定する傾き角を変化させ、他の銀河と同等の安定ディスクを示す値を特定した。
• 妥当性の確認として、バリオンTully-Fisher関係およびZasov-Smirnova関係をベンチマークとして用いた。
• 重力の修正を組み込んだMONDモデルを適用し、同じトゥームレパラメータを用いて安定性を評価した。
• THINGS調査のデータを用い、ZCR法を用いて距離補正および星族の質量光度比を補正した。
• 特に星形成効率が最小となるR ≈ 4 kpcにおける半径方向の安定性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Ho IIのH iディスクに、他の銀河と同等の重力的安定性をもたらす傾き角は何か？
• RQ2 再評価された傾き角が、Ho IIのバリオンTully-Fisher関係内での位置にどのように影響するか？
• RQ3 低い傾き角を仮定した場合、Ho IIの観測された回転曲線はMOND予測と整合するか？
• RQ4 MONDはHo IIの外縁ガスディスクにわずかな不安定性を予測するか？その意味は何か？
• RQ5 MOND下で高い自己重力が働くにもかかわらず、外縁ディスクに広範な星形成バーストが見られないのは、どのように説明できるか？

主な発見

• 典型的な銀河と同等の安定性を示すためには、Ho IIのH iディスクの平均傾き角が27°である必要がある。
• この傾き角では、平坦な円運動速度が約60 km s⁻¹となり、MOND予測との不整合が解消される。
• この傾き角では、Ho IIは正しいバリオンTully-Fisher関係の位置に位置し、M_g vs V_flat R_dの傾向とも整合する。
• 星形成効率が10^{-10} yr^{-1}となるR = R_{-10}における径方向の重力加速度は、i ≈ 27°のとき他の銀河と整合的になる。
• MOND下では、Ho IIの外縁ガスディスク（0.8R_{25}から1.8R_{25}）におけるトゥームレパラメータは1に近づき、わずかな安定性を示す。
• MOND下で不安定な外縁ディスクにおいても広範な星形成が見られないことから、ガス豊富な矮小銀河の長期的非線形安定性を検証するための数値シミュレーションの必要性が示唆される。