[論文レビュー] The Stellar Masses of Disk Galaxies and the Calibration of Color-Mass to Light Ratio Relations

Stacy McGaugh, Jim Schombert|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、広い全放射光度およびガス分率の範囲をカバーするディスク銀河のスパイitzer 3.6 μm観測を用いて、色-質量/光度比関係をキャリブレーションし、3.6 μmにおけるほぼ一定の近赤外質量/光度比 ~0.5 M☉/L☉ が自己整合的な星族質量推定をもたらすことを示した。結果は、Kroupa初期質量関数を支持し、質量キャリブレーションのためのバリオン性Tully-Fisher関係を検証するものである。

ABSTRACT

We present new Spitzer 3.6 micron observations of a sample of disk galaxies spanning over 10 magnitudes in luminosity and ranging in gas fraction from ~10% to over 90%. We use these data to test population synthesis prescriptions for computing stellar mass. Many commonly employed models fail to provide self-consistent stellar masses in the sense that the stellar mass estimated from the optical luminosity typically exceeds that estimated from the near-infrared (NIR) luminosity. This problem is present in models both with and without TP-AGB stars, but is more severe in the former. Self-consistency can be achieved if NIR mass-to-light ratios are approximately constant with a mean value near 0.5 Msun/Lsun at 3.6 microns. We use the Baryonic Tully-Fisher relation calibrated by gas rich galaxies to provide an independent estimate of the color-mass to light ratio relation. This approach also suggests that the typical 3.6 micron mass-to-light ratio is 0.5 (0.65 in the K band) for rotationally supported galaxies. These values are consistent with a Kroupa IMF.

研究の動機と目的

• ディスク銀河における光学的光度と近赤外（NIR）光度から導かれる星族質量推定値の自己整合性を検証すること。
• 光学データから導かれる星族質量がNIRデータに比べて過剰に推定される人口合成モデルの系統的失敗を特定すること。
• ガスを豊富に含む銀河とバリオン性Tully-Fisher関係を用いて、色-質量/光度比関係をキャリブレーションし、独立した質量検証を実施すること。
• さまざまな全放射光度およびガス分率の領域で一貫性を持つ近赤外質量/光度比を特定すること。

提案手法

• 全放射光度で10マグニチュードの範囲をカバーし、ガス分率が約10％から90％を超えるディスク銀河のサンプルに対して、スパイザー3.6 μmの光度測定を取得した。
• 光学的および近赤外的光度から導かれる星族質量の比較を通じて、人口合成モデルの不整合を特定した。
• ガスを豊富に含む銀河でキャリブレーションされたバリオン性Tully-Fisher関係を応用し、色-質量/光度比を独立に推定した。
• 熱的脈動を示す漸近巨星分支星（TP-AGB星）を含む・含まないモデルの性能を比較し、質量/光度比の一貫性に与える影響を特定した。
• サンプル全体にわたって自己整合的な星族質量推定を保証する平均3.6 μm質量/光度比 ~0.5 M☉/L☉ を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般的に用いられる人口合成モデルは、光学的光度と近赤外的光度から導かれる星族質量推定値を自己整合的に出力するか？
• RQ2 TP-AGB星の含め方が、ディスク銀河における星族質量推定の一貫性にどのように影響するか？
• RQ3 さまざまなディスク銀河集団にわたって一貫性を持つ適切な近赤外質量/光度比は何か？
• RQ4 バリオン性Tully-Fisher関係は、回転支持銀河における色-質量/光度比の強固な独立キャリブレーションを提供できるか？

主な発見

• 多くの人口合成モデルは自己整合的な星族質量を出力せず、光学的光度から導かれる質量が近赤外的光度から導かれる質量を上回る。この問題はTP-AGB星の含め方によって悪化する。
• 3.6 μmにおけるほぼ一定の近赤外質量/光度比 0.5 M☉/L☉ が、銀河の全放射光度およびガス分率の全範囲で自己整合性の問題を解消する。
• ガス豊富銀河でキャリブレーションされたバリオン性Tully-Fisher関係は、3.6 μm質量/光度比 0.5 M☉/L☉ およびKバンド比 0.65 M☉/L☉ を支持し、回転支持銀河に適している。
• 導出された質量/光度比は、Kroupa初期質量関数と整合的であり、これはディスク銀河におけるこの初期質量関数の強力な支持となる。