[論文レビュー] The Kormendy Relation for early-type galaxies. Dependence on the magnitude range

A. Nigoche-Netro, A. Ruelas-Mayorga+1 more|ArXiv.org|May 7, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 39被引用数 19

ひとこと要約

本研究は、初期型銀河（ETG）の明るさの範囲が、Kormendy関係（KR）の係数（勾配βおよびゼロ点α）に与える影響を調査し、両係数が明るさおよび明るさの範囲幅に系統的に変化することを明らかにした。著者らは、明るさに依存する非対称な幾何的分布が、log(re)–⟨μ⟩e 平面上の銀河の配置に起因し、これがKR係数の変動を引き起こしていることを示した。これは、異なるサンプル間でKR係数が一定であるという仮定に疑問を呈するものである。

ABSTRACT

Previous studies indicate that faint and bright early-type galaxies (ETGs) present different coefficients and dispersion for their Kormendy relation (KR). A recently published paper states that the intrinsic dispersion of the KR depends on the magnitude range within which the galaxies are contained, therefore, we investigate here whether the magnitude range has also an influence over the values of the coefficients of the KR; $α$ (zero point) and $β$ (slope). We perform numerical simulations and analysis of these coefficients for 4 samples of galaxies, which contain an approximate total of 9400 ETGs in a relatively ample magnitude range ($$ $\sim 6 mag$). The analysis of the results makes us conclude that the values of the KR coefficients depend on the width of the magnitude range and the brightness of galaxies within the magnitude range. This dependence is due to the fact that the distribution of galaxies in the $\log (r_{e}) - _{e}$ plane depends on luminosity and that this distribution is not symmetrical, that is, the geometric shape of the distribution of galaxies in the $\log (r_{e}) - _{e}$ plane plays an important role in the determination of the values of the coefficients of the KR.

研究の動機と目的

• 初期型銀河（ETG）におけるKormendy関係（KR）の係数が、サンプルの明るさ範囲に依存するかどうかを調査すること。
• 明るいETGと暗いETGの間でKR係数に差が生じる原因が、明るさ範囲の選択によるものか、それとも構造的差異そのものかを評価すること。
• KR係数の観察された変動が統計的に有意なものか、あるいはランダムな揺らぎに起因するかを特定すること。
• log(re)–⟨μ⟩e 平面上の銀河分布の幾何的形状が、KR係数の値に与える影響を評価すること。
• 明るさ範囲の影響を考慮することで、異なる銀河サンプル間での一貫性のあるKR比較を可能にするフレームワークを提供すること。

提案手法

• 著者らは、Abell、Coma、Hydra銀河団およびSDSS調査からのデータを用い、合計で約6 magの全恒星等級範囲をカバーする4つのETGサンプルを分析した。
• KR係数（αおよびβ）は、2つのアプローチで計算された：(i) より暗い銀河から段階的に明るさの区間を広げたもの、および (ii) 全明るさスペクトルにわたる固定幅（ΔM = 1.0 mag）の区間。
• ランダムな揺らぎか、それとも根本的なトレンドかを評価するために、非パラメトリック統計的検定（例：ラン検定）が適用された。
• log(re)–⟨μ⟩e 平面上の銀河分布のシミュレーションが実施され、実データと比較されて、幾何的分布がKR係数に与える寄与を分離した。
• カイ二乗適合度検定を用いて、異なる明るさ区間におけるKRパラメータの逸脱の有意性を評価した。
• 正確な構造的パラメータ推定を保証するため、光度補正（K補正、減光、ゼロポイントシフト）を分析に組み込んだ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 明るさ範囲の選択が、初期型銀河におけるKormendy関係の勾配およびゼロ点に系統的に影響を与えるか？
• RQ2 観察されたKR係数の変動は、ランダムな揺らぎに起因するのか、それとも根本的な物理的トレンドに起因するのか？
• RQ3 log(re)–⟨μ⟩e 平面上の銀河分布の幾何的形状が、導出されたKR係数にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ4 KR係数が明るさ範囲に依存することは、サンプル間比較における顕著な系統的誤差要因となるか？
• RQ5 非対称な銀河分布の幾何的構造を考慮したシミュレーションによって、KR係数の観察された挙動を再現できるか？

主な発見

• Kormendy関係の勾配βは、明るさ範囲に応じて系統的に変化し、より明るい銀河がサンプルに含まれるようになるにつれて増加する。
• KRの勾配は、絶対等級MB ≈ -18 ± 1で最大値に達し、明るさ依存の構造的挙動を示している。
• 非パラメトリック検定により、KR勾配の揺らぎがランダムな要因によるものではなく、有意な根本的トレンドを示していることが確認された。
• KR係数が明るさ範囲に依存する理由は、log(re)–⟨μ⟩e 平面上の銀河分布が明るさに依存する非対称的であることに起因する。
• シミュレーションにより、観察されたKR係数の変動が、測定ノイズや選択バイアスではなく、データ分布の幾何的構造に起因することが確認された。
• 本研究は、明るさ範囲の影響を無視すると、銀河サンプル間のKR係数の差異が誤って解釈される可能性があると結論づけた。