[논문 리뷰] 3D spectroscopy with VLT/GIRAFFE - II: Are Luminous Compact Galaxies merger remnants ?

M. Puech, F. Hammer외 3명|ArXiv.org|2006. 03. 21.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 41인용 수 37

한 줄 요약

이 연구는 3D 분광학을 통해 VLT/GIRAFFE를 사용하여 z=0.4–0.75 범위의 17개의 밝고 밀집된 은하(LCGs)의 운동학을 분석하며, 그 결과 디스크의 전형적인 회전 속도장을 보이는 것은 오직 18%에 불과하고 대부분은 복잡한 운동학을 보임을 확인한다. 이 결과는 LCGs의 기원이 융합임을 지지하며, 반으로 가까운 수준이 비균형 상태이거나 속도 분산에 의해 지지되는 것으로 보이며, 이는 거대 나선파라미드의 디스크 재형성 이전 단계인 '나선파라미드 재건 시나리오'에 강력한 증거를 제공한다.

ABSTRACT

Luminous Compact Galaxies are enigmatic sources by many aspects. They can reach the luminosity of the Milky Way within a radius of only a few kpc. They also represent one of the most rapidly evolving populations of galaxies since they represent up to 1/5 of the luminous galaxies at redshift z= 0.7 while being almost absent in the local Universe. The measurement of their dynamics is crucial to our understanding of LCGs since this has the potential of telling us which physical process(es) that drives them, and ultimately to link them to the existing present-day galaxies. Here we derive the 3 dimensional velocity fields and velocity dispersion (sigma) maps of 17 Luminous Compact Galaxies selected from the Canada France Redshift Survey and the Hubble Deep Field South with redshifts ranging from z=0.4 to z=0.75. We find that only 18% of them show rotational velocity fields typical of rotating disks, the others showing more complex kinematics. Assuming that LCGs are not too far from equilibrium, about half of LCGs then appear to be either non-relaxed objects, or objects that are not supported by velocity dispersion alone. This supports the view that an important fraction of LCGs are probably mergers. It brings additional support to the ``spiral rebuilding scenario'' in which LCGs correspond to a previous or post-merger phase before the disk re-building.

연구 동기 및 목표

• 3D 분광학을 사용하여 고적색도(z=0.4–0.75)에서의 밝고 밀집된 은하(LCGs)의 역학적 성질을 규명한다.
• LCGs가 역학적 평형 상태에 있는지, 그리고 그 운동학이 회전에 의해 지지되는지, 또는 속도 분산에 의해 지지되는지 평가한다.
• LCGs가 융합 잔여물이라는 가설을 검증하기 위해 그들의 속도장과 속도 분산도를 분석한다.
• 주어진 '나선파라미드 재건 시나리오'가 타당한지 평가한다. 이 시나리오는 LCGs가 거대 나선파라미드의 디스크 재형성 이전의 융합 후 단계를 나타낸다고 본다.

제안 방법

• 17개의 LCG에 대해 VLT의 GIRAFFE 기구를 사용하여 3D 분광학을 수행하여 공간적으로 해상도가 높은 속도장과 속도 분산(σ)도를 확보하였다.
• 표본은 캐나다-프랑스 적색도 조사 및 허블 깊은 천문 영역에서 유래하였으며, 밝고 밀집된 별 형성 은하의 대표성 있는 선택을 보장하였다.
• 운동학도는 [OII] 복사선을 기반으로 유도되었으며, 분광 해상도 약 10,000로 속도 기울기와 분산 피크를 탐지할 수 있었다.
• 은하의 역학은 근처 평형 상태를 가정하여 분석되었으며, 관측된 운동학을 회전 디스크 또는 속도 분산에 의해 지지되는 시스템의 기대치와 비교하였다.
• 일부 위치각 데이터만을 사용할 경우 복잡한 LCG를 잘못 분류하여 속도 분산에 의해 지지된 것으로 오해할 수 있음을 보여주기 위해 슬릿 분광학 시뮬레이션을 수행하였다.
• 관측된 운동학 복잡성의 해석을 위해 유체역학 시뮬레이션(Cox 등)과 융합 모델을 이론적 비교에 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LCGs의 운동학적 성질은 융합 기원을 지지하는가, 아니면 고립된 디스크 시스템과 일치하는가?
• RQ2 LCGs는 어느 정도까지 회전에 의해 지지되고, 어느 정도는 속도 분산에 의해 지지되는가, 그리고 이는 그들의 역학적 상태에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 관측된 속도장은 주로 대규모 융합을 포함하는 나선파라미드 재건 시나리오의 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 슬릿 분광학은 LCG의 진정한 운동학을 신뢰할 수 있게 특성화할 수 있는가, 아니면 복잡한 운동학을 피하기 위해 3D 분광학이 필수적인가?
• RQ5 LCGs 중 어느 정도의 비율이 최근 또는 지속 중인 상호작용의 징후를 보이며, 이는 그들의 밀집된 형태와 어떻게 관련되는가?

주요 결과

• 연구된 17개 LCG 중 오직 18%만이 디스크의 회전에 의해 지지되는 속도장을 보이며, 대부분이 단순한 회전 시스템이 아님을 시사한다.
• 남은 82%는 명백한 회전 대칭성이 없는 복잡한 운동학을 보이며, 비평형 상태이거나 비회전 지지 상태임을 시사한다.
• 약 절반의 LCG가 비균형 상태이거나 속도 분산에 의해 지지되는 것으로 보이며, 이는 이들이 융합 후 단계에 있음을 지지한다.
• 관측된 운동학 복잡성은 단순한 고립된 디스크 진화와 부합하지 않으며, 대규모 융합 잔여물의 기대와 일치한다.
• 시뮬레이션 결과, 슬릿 분광학은 적어도 두 개의 은하(CFRS03.0645 및 CFRS03.0508)를 속도 분산에 의해 지지된 것으로 잘못 분류했을 가능성이 있으며, 이는 3D 분광학의 필요성을 강조한다.
• 결과는 '나선파라미드 재건 시나리오'를 강력히 지지하며, 이는 LCGs가 대규모 융합 이후 디스크 재형성 이전의 일시적인 단계임을 나타낸다.