[論文レビュー] The Morphological Type Dependence of K-band Luminosity Functions

Nick Devereux, Paul Hriljac+3 more|ArXiv.org|Feb 4, 2009

Infrared Target Detection Methodologies参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、2MASS調査を用いて、近くの銀河における最初の形態的分離型Kバンド光度関数を提示する。低光度域においては、遅いタイプのスパイラル銀河が上昇するべきべき乗則関数に従うのに対し、初期型銀河（楕円銀河、レンズ型銀河、バルジ優勢スパイラル）は、高光度および低光度域で低下するピークを持つ関数を示す。重要かつ画期的な点として、各ハッブル型が局所のKバンド光度および星形成質量密度にほぼ同等に寄与しており、光度関数における形態的均一性の仮定に反する。

ABSTRACT

Differential 2.2um (K-band) luminosity functions are presented for a complete sample of 1570 nearby Vgsr < 3000 km/s, where Vgsr is the velocity measured with respect to the Galactic standard of rest), bright (K < 10 mag), galaxies segregated by visible morphology. The K-band luminosity function for late-type spirals follows a power law that rises towards low luminosities whereas the K-band luminosity functions for ellipticals, lenticulars and bulge-dominated spirals are peaked with a fall off at both high and low luminosities. However, each morphological type (E, S0, S0/a-Sab, Sb-Sbc, Sc-Scd) contributes approximately equally to the overall K-band luminosity density in the local universe, and by inference, the stellar mass density as well.

研究の動機と目的

• 可視形態で分離された銀河のベンチマークKバンド光度関数を、完全で近くのサンプルを用いて確立すること。
• 形態的タイプがKバンド光度関数の形態および正規化に与える影響を調査すること。
• 各ハッブル型が局所宇宙における全Kバンド光度および星形成質量密度にどの程度寄与しているかを特定すること。
• より細かい形態的分類を用いることで、従来の広い初期型／遅いタイプに分類した研究との不一致を解消すること。

提案手法

• HYPERLEDAから抽出した体積制限サンプル（K10/3000）として、1604個の近くの銀河（Vgsr ≤ 3000 km/s、|b| > 10°、K ≤ 10 mag）を選定し、2MASS拡張源カタログと照合した。
• 一貫性を確保し、赤外線減光の影響を最小限に抑えるために、Kバンドの等光度楕円形等高線（k-m-k20feパラメータ）内でのマグニチュードを測定した。
• バイアスを減らすために、バインニングによるバイアスを最小限に抑える非パラメトリックな最尤法（Choloniewski, 1986）を用いて光度関数を計算した。
• de Vaucouleurs（1959）の分類法に従い、可視形態で分類し、E、S0、S0/a–SAb、Sb–Sbc、Sc–Scdの各タイプを別々に分析した。
• 光度密度は光度関数の積分により計算し、星形成質量密度はほぼ一定のKバンドM/L比（タイプ間で約7%の変動）を仮定して推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Kバンド光度関数の形態は、異なるハッブル形態的タイプ間でどのように変化するか？
• RQ2 局所宇宙における全Kバンド光度密度のうち、各形態的タイプが占める割合はどの程度か？
• RQ3 初期型銀河と遅いタイプ銀河の光度関数は、形態的に顕著に異なるか。もしそうなら、どのように異なるか？
• RQ4 広い初期型／遅いタイプのグループ化とは対照的に、形態的分離を施すことで、全体のKバンド光度関数の解釈はどの程度変化するか？

主な発見

• 遅いタイプのスパイラル銀河（Sc–Scd）は、低光度域に向かって上昇するべきべき乗則光度関数を示し、明るさが低いディスク優勢銀河の密度が非常に高いことを示している。
• 楕円銀河、レンズ型銀河（S0）、バルジ優勢スパイラル銀河（S0/a–Sbc）は、高光度および低光度域で低下するピークを持つ光度関数を示し、より進化した、凝縮した星形成星団を反映している。
• 各形態的タイプ（E、S0、S0/a–SAb、Sb–Sbc、Sc–Scd）は、全Kバンド光度密度の約16–22%を寄与しており、初期型銀河の合計寄与は約68%である。
• 全Kバンド光度密度は（5.8 ± 1.2） × 10⁸ h L⊙ Mpc⁻³であり、タイプ間でKバンドM/L比の変動は無視できるほど小さい（≤7%）ため、各タイプが星形成質量密度にほぼ同等に寄与していると示唆される。
• 従来の研究が銀河を広い初期型／遅いタイプに分類していたことと対照的に、本研究の結果は、光度関数の形態的差異が顕著であることを示しており、このようなグループ化は顕著な形態的差異を隠蔽している。
• 矮星楕円銀河は、明確に異なる光度関数を持つことが判明し、以前の研究結果とも整合しており、別個の形成経路を示している可能性がある。