[論文レビュー] The morphology and luminosity function of the Galactic bulge from TMGS star counts

M. López‐Corredoira, F. Garzón+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、天の川銀河のバルジの形状および等級関数をモデル化するために、2マイロン銀河赤外サーベイ（TMGS）のKバンド星の数を、銀河平面から75平方度離れた領域で分析している。等級関数が変化しないと仮定した場合、バルジは軸比1:0.54:0.33の三軸楕円体であり、第1銀河象限で天の川中心方向の視線に対して12°傾いていることが判明した。星の密度分布は楕円体分布に一致しており、MK = -8.0より明るい等級関数で急激な低下が見られ、これは銀河の円盤領域と比較して明るい星の数が少ないことを示している。

ABSTRACT

The bulge of the Galaxy is analysed by inverting K-band star counts from the Two-Micron Galactic Survey in a number of off-plane regions. A total area of about 75 square degrees of sky is analysed. Assuming a non-variable luminosity function within the bulge, we derive the top end of the K-band luminosity function and the stellar density function, whose morphology is fitted to triaxial ellipsoids. The luminosity function shows a sharp decrease brighter than $M_K=-8.0$ when compared with the disc population. By fitting ellipsoids, we find that the bulge is triaxial with the major axis in the plane at an angle with line of sight to the Galactic centre of $12^\circ$ in the first quadrant. The axial ratios are $1:0.54:0.33$ and the distance of the Sun from the centre of the triaxial ellipsoid is 7860 pc. The best fit for the stellar density, assuming an ellipsoidal distribution, is $D(t)=1.17(t/2180)^{-1.8}\exp(- (t/2180)^{1.8}) stars pc^{-3}$, for $1300

研究の動機と目的

• Twoマイロン銀河サーベイ（TMGS）の星の数データを用いて、天の川バルジの三次元的形状を特定すること。
• 研究対象領域内で等級関数が変化しないと仮定し、Kバンドのバルジ星の等級関数を導出すること。
• 星の密度分布を三軸楕円体としてモデル化し、その幾何的パラメータを制約すること。
• バルジの等級関数と円盤領域の等級関数を比較し、明るさ分布の違いを特定すること。

提案手法

• 複数の銀河平面外領域におけるTMGSデータのKバンド星の数を逆算し、潜在的な星の分布を推定すること。
• バルジ内での等級関数が一定であると仮定し、明るさの変動から分離して形状構造を特定すること。
• 観測された星の密度分布を三軸楕円体モデルにフィットさせ、軸比と方位を決定すること。
• 主軸に沿って1300 < t < 3000 pcの距離tに対して、密度関数D(t) = 1.17(t/2180)^{-1.8} exp(-(t/2180)^{1.8})を用いて星の密度プロファイルをモデル化すること。
• 導出された等級関数と円盤領域の等級関数を比較し、明るさの高い端での顕著な差異を検出すること。
• 統計的逆問題技術を用いて、異なる視線方向の観測表面密度から内在する分布を回復すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 天の川バルジの三次元的形状は何か？また、それは三軸楕円体と整合的か？
• RQ2 バルジ星の内在的Kバンド等級関数は何か？また、円盤領域とどのように異なるか？
• RQ3 バルジの主軸の軸比と方位は、銀河中心および太陽位置に対してどのように相対的に配置されているか？
• RQ4 バルジの主軸に沿った距離に応じて星の密度はどのように変化するか？
• RQ5 明るい等級で等級関数に急激なカットオフがあるか？それは星の集団にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 天の川バルジは、軸比1:0.54:0.33を示し、これは短軸に沿った顕著な圧縮を示している。
• バルジの主軸は、第1銀河象限で天の川中心方向の視線に対して12°傾いている。
• 星の密度プロファイルは、主軸に沿って距離tが1300〜3000 pcの範囲で、関数D(t) = 1.17(t/2180)^{-1.8} exp(-(t/2180)^{1.8})によって最もよく記述される。
• 等級関数は、MK = -8.0より明るい星で数密度に急激な低下を示しており、これは円盤領域と比較してバルジに非常に明るいKバンド源が不足していることを示している。
• 太陽は、三軸楕円体バルジモデルの中心から投影距離7860 pcの位置にある。
• 分析により、バルジの等級関数は円盤とは明確に異なり、明るさの高い端で明確な遮断があることが確認された。これは、異なる星の集団または進化歴を支持するものである。