[論文レビュー] The Intrinsic Ellipticity of Spiral Disks

David R. Andersen, Matthew A. Bershady|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、Hαドップラー速度場とR/Iバンド画像を組み合わせて、28個の正面面朝いらせん銀河の固有の楕円率を測定し、運動学的傾きと光度的傾き、位置角を比較することで、対数正規分布に従うことが判明し、平均楕円率は ε̄ = 0.06 であった。この手法により、楕円率と姿勢のデゲネラシーを解消でき、わずか 0.44 mag の散らばりで正確なTully-Fisher関係の校正が可能となり、銀河の楕円率がTF散らばりに顕著に寄与することが示された。これにより、ハローおよびディスクの質量光度比の変動が制約された。

ABSTRACT

We have measured the distribution of intrinsic ellipticities for a sample of 28 relatively face-on spiral disks. We combine H-alpha velocity fields and R and I-band images to determine differences between kinematic and photometric inclination and position angles, from which we estimate intrinsic ellipticities of galaxy disks. Our findings suggest disks have a log-normal distribution of ellipticities (mean epsilon =0.06) and span a range from epsilon= 0 (circular) to epsilon=0.2. We are also able to construct a tight Tully-Fisher relation for our face-on sample. We use this to assess the contribution of disk ellipticity on the observed Tully-Fisher scatter.

研究の動機と目的

• 楕円率と姿勢のデゲネラシーを解消する手法を用いて、らせん銀河の固有楕円率分布を特定すること。
• ディスクの楕円率がTully-Fisher関係の散らばりに与える寄与を評価すること。
• 内部吸収が少なく、運動学的精度の高いほぼ正面面朝いらせん銀河を用いて、Tully-Fisher関係を校正すること。
• ディスクの楕円率が観測されたTully-Fisher散らばりに影響を与えるかどうかを評価し、他の天体物理学的要因による散らばりを制約すること。
• 非回転で一定の楕円率を持つハローのポテンシャルを仮定して、暗黒物質ハローの楕円率をモデル化して推定すること。

提案手法

• WIYN 3.5m望遠鏡におけるDensePak積分場分光法を用いてHαドップラー速度場を取得し、運動学的傾きと位置角を導出。
• 複数の望遠鏡から得たRバンドおよびIバンド画像を用いて、歪みのない歪みのない軸比と位置角を測定。歪みの原因となるねじれや渦巻き構造の影響を避ける。
• 単一の傾斜付き、微分回転するディスクモデルに双曲正 tangent 速度カーブを適用して速度場にフィット。θ > 45° の全方位データを含むが、傾きリングモデルとは異なり、全データを用いる。
• 運動学的傾きと光度的傾き、位置角の差を比較して、固有のディスク楕円率を分離。歪みはすべて楕円率に起因すると仮定。
• 最大尤度推定法を用いて ln(εD) に適用し、パラメータを推定した対数正規分布で楕円率分布をフィット。
• 信頼性の高い光度測定と色補正を施した24個のほぼ正面面朝いらせん銀河を用いてTully-Fisher関係を構築。Courteau (1997) の結果と比較し、散らばりの寄与要因を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正面面朝いらせん銀河の固有楕円率分布はどのようなものか。また、対数正規分布でよく記述できるか。
• RQ2 ディスクの楕円率がTully-Fisher関係の散らばりにどの程度寄与しているか。
• RQ3 単一の速度場モデルによる運動学的傾きを用いて、正面面朝いらせん銀河のTully-Fisher関係を正確に構築できるか。
• RQ4 らせん銀河のディスク楕円率とその下部の暗黒物質ハローの楕円率とはどのように関係しているか。
• RQ5 Tully-Fisher散らばりの何パーセントがディスク楕円率に起因しているか。これは他の散らばり要因にどのような制約を与えるか。

主な発見

• らせん銀河の固有楕円率分布は、平均が ε̄D = 0.060、自然対数スケールでの標準偏差が 0.064 の対数正規分布でよくフィットする。
• サンプルの平均運動学的楕円率は ε̄D = 0.076 であり、ε = 0（円形）から ε = 0.2 の範囲に分布する。
• ハロー楕円率は ε̄Φ = 0.054 と推定され、非回転で一定楕円率のハロー・ポテンシャルを仮定した場合、従来の研究と整合的である。
• ほぼ正面面朝いらせん銀河のTully-Fisher関係は、散らばりがたった 0.44 mag にとどまり、Courteau (1997) のより高い傾きのサンプルの 0.46 mag と同等の精度を示した。
• 強い運動学的非対称性を示す銀河を除くと、TF散らばりは 0.36 mag にまで低下し、運動学的不規則性が散らばりの主な要因であることが示された。
• ディスク楕円率とTully-Fisher散らばりの間に統計的に有意な相関が確認され、楕円率が観測された散らばりに顕著に寄与していることが示され、質量光度比の変動などの他の要因の制約に役立つ。