[論文レビュー] The population of barred galaxies in the local universe I. Detection and characterisation of bars

J. A. L. Aguerri, J. Méndez‐Abreu+1 more|ArXiv.org|Jan 15, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 112被引用数 135

ひとこと要約

本研究は、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）のrバンド画像を用いて、2,106個の円盤銀河からなる体積制限サンプルを分析し、バーの検出と特徴付けを実施した。バーの割合は45%であり、晩期型スパイラル銀河のバーは初期型やレンチキュラー銀河に比べて短く弱いことが判明した。また、バーの性質は主に宿主銀河の形態や中心部の集中度と強く相関しているが、周囲環境とは相関しないことが明らかになった。

ABSTRACT

(Abridge) Bars are very common in the centre of the disc galaxies, and they drive the evolution of their structure. A volume-limited sample of 2106 disc galaxies extracted from the Sloan Digital Sky Survey Data Release 5 was studied to derive the bar fraction, length, and strength as a function of the morphology, size, local galaxy density, light concentration, and colour of the host galaxy. The bars were detected using the ellipse fitting method and Fourier analysis method. The ellipse fitting method was found to be more efficient in detecting bars in spiral galaxies. The fraction of barred galaxies turned out to be 45%. A bar was found in 29% of the lenticular galaxies, in 55% and 54% of the early- and late-type spirals, respectively. The bar length (normalised by the galaxy size) of late-type spirals is shorter than in early-type or lenticular ones. A correlation between the bar length and galaxy size was found with longer bars hosted by larger galaxies. The bars of the lenticular galaxies are weaker than those in spirals. Moreover, the unimodal distribution of the bar strength found for all the galaxy types argues against a quick transition between the barred and unbarred statues. There is no difference between the local galaxy density of barred and unbarred galaxies. Besides, neither the length nor strength of the bars are correlated with the local density of the galaxy neighbourhoods. In contrast, a statistical significant difference between the central light concentration and colour of barred and unbarred galaxies was found. Bars are mostly located in less concentrated and bluer galaxies. These results indicate that the properties of bars are strongly related to those of their host galaxies, but do not depend on the local environment.

研究の動機と目的

• 近傍宇宙の円盤銀河の統計的に有意なサンプルにおいて、バーの割合を特定し、バーの長さや強度を特徴づける。
• バーの性質が宿主銀河の形態、サイズ、光の集中度、色、および周囲環境とどのように相関するかを調査する。
• バーの形成と進化が内部的プロセスか外部の環境的要因かによって駆動されているかどうかを評価する。
• シミュレーテッド画像を用いてバー検出手法をキャリブレーションし、バーの長さと強度を正確に測定することを保証する。
• バーは集中度が低く、青い銀河に多く、集中度が高いレンチキュラー銀河にはあまり見られないという仮説を検証する。

提案手法

• スローン・デジタル・スカイ・サーベイ・データリリース5（SDSS DR5）のrバンド画像を用い、2,106個の円盤銀河からなる体積制限サンプルを構築した。
• バーの検出と測定に楕円フィッティングとフーリエ解析を適用し、人工銀河画像を用いた広範なシミュレーションにより妥当性を検証した。
• フェルラーズ、フリーマン、平坦なバーのタイプを想定したシミュレーテッドバーを用いて、バー長の系統的過小評価を是正するためのバー長測定のキャリブレーションを実施した。
• アブラハム＆メリフィールド（2000）のパラメトリゼーションに従い、バーの楕円度に基づいてバー強度を定義した。
• 銀河の形態（S0、初期型、晩期型スパイラル）で分類し、銀河サイズと光の集中度を測定し、5番目の近隣銀河法を用いて周囲の銀河密度を評価した。
• コルモゴロフ＝スミルノフ検定と相関解析を実施し、観測された関係の統計的有意性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 体積制限サンプルにおける近傍円盤銀河のバー割合は何か？また、銀河形態に応じてどのように変化するか？
• RQ2 バーの長さと強度は、銀河サイズ、光の集中度、色とどのように相関するか？
• RQ3 バーの性質に周囲の銀河密度や環境的文脈が顕著に影響を及ぼすか？
• RQ4 測定バイアスがバー長の推定にどの程度影響を及ぼし、それを経験的に是正できるか？
• RQ5 バー強度の単一モード分布は、一連の連続的進化シナリオを支持するものか、それとも断続的なバー形成と破壊を示唆するか？

主な発見

• サンプル全体のバー割合は45%であり、初期型スパイラルの55%、晩期型スパイラルの54%、レンチキュラー銀河の29%がバーを有していた。
• 銀河サイズで正規化したバー長は、S0銀河で初期型や晩期型スパイラルよりも顕著に長く、コルモゴロフ＝スミルノフ検定により統計的に有意な差が確認された。
• 全形態タイプにおいてバー長と銀河サイズの間には正の相関が認められ、晩期型スパイラルで最も強く（r = 0.52）、レンチキュラー銀河で最も弱い（r = 0.38）相関が得られた。
• レンチキュラー銀河のバーはスパイラル銀河のバーよりも弱く、中央値のバー強度はS0で0.16、初期型スパイラルで0.19、晩期型スパイラルで0.20であった。
• バー銀河と非バー銀河との間で周囲の銀河密度に顕著な差は認められず、バー長やバー強度も周囲環境と相関しなかった。密度が高い地域（log(Σ₅) > 0 Gal/Mpc²）においても同様の結果が得られた。
• バー銀河は主に集中度が低く、青い銀河に多く見られ、中心部の光の集中度がバー形成を抑制する主要因であることが示唆された。これはN体シミュレーションとも整合的である。