[논문 리뷰] Accreted Metallicity-Stellar Mass Relationship

Richard D’Souza, Eric F. Bell|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 23.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 일루스트리 은하계 시뮬레이션을 사용하여, 은하의 유입된 별의 허브의 금속성과 총 유입된 별 질량 간의 강한 상관관계를 보여주며, 이는 주로 질량과 금속성을 모두 지배하는 단일의 거대한 원천 은하에 의해 유도된다. 고정된 질량에서 금속성의 산란은 주로 유입된 원천 은하의 질량을 드러내며, 반경 방향 기울기는 유입 시기를 암시하여, 편측면 은하에서의 축 방향 단면 측정을 통해 융합 역사 재구성 가능하다.

ABSTRACT

There is increasing observational and theoretical evidence for a correlation between the metallicity and the mass of the stellar halo for galaxies with Milky Way-like stellar masses. Using the Illustris cosmological hydrodynamical simulations, we find that this relationship arises because a single massive massive progenitor contributes the bulk of the mass to the accreted stellar component as well as sets its metallicity. Moreover, in the Illustris simulations, this relationship extends over 3 orders of magnitude in accreted stellar mass for central galaxies. We show that for Milky Way-like mass galaxies, the scatter in accreted metallicity at a fixed accreted stellar mass encodes information about the stellar mass of the dominant accreted progenitor, while the radial density and metallicity gradients of the accreted stellar component encodes information about the time of accretion of the dominant progenitor. We demonstrate that for Milky Way-like mass galaxies, the Illustris simulations predict that the metallicity and the stellar mass of the total accreted stellar component can be reconstructed from aperture measurements of the stellar halo along the minor axis of edge-on disk galaxies. These correlations highlight the potential for observational studies of stellar halos to quantify our understanding of the most dominant events in the growth history of galaxies. We explore the implications of our model for our understanding of the accretion histories of the Milky Way, M31 and NGC 5128. In particular, a relatively late and massive accretion is favoured for M31; additionally, we provide a first estimate of the accreted stellar mass for NGC 5128.

연구 동기 및 목표

• 밀키웨이 유사 은하에서 관측된 유입된 별 허브의 금속성과 총 유입된 질량 간 상관관계의 기원을 이해하기 위해.
• 주로 유입된 원천 은하의 특성—질량과 유입 시기—가 별 허브의 구조적 및 화학적 기울기에 어떻게 암시되는지 규명하기 위해.
• 편측면 은하의 축 방향 단면 측정을 통해 총 유입된 별 질량과 금속성을 신뢰성 있게 재구성할 수 있는지 평가하기 위해.
• 모델을 적용하여 밀키웨이, M31, NGC 5128의 유입 역사 추론하기 위해.

제안 방법

• 밀키웨이 유사 은하의 형성과 조립을 모델링하기 위해 일루스트리 은하계 유체역학 시뮬레이션 세트를 활용한다.
• 입자 추적을 통한 은하 외부 원천에서 유래한 별 성분을 식별하여 고립한다.
• 유입된 별 허브의 반경 방향 밀도 및 금속성 프로파일을 분석하여 유입 시기와 원천 은하 질량에 대한 정보를 추출한다.
• 고정된 유입된 별 질량에서 금속성의 산란을 계산하여 주로 유입된 원천 은하의 별 질량을 추론한다.
• 편측면 은하의 축 방향 단면 측정을 사용한 합성 관측 모델링을 통해 총 유입된 별 질량과 금속성을 재구성 가능성을 시험한다.
• 유도된 관계를 적용하여 관측된 허브 특성 기반으로 밀키웨이, M31, NGC 5128의 유입 역사 추론하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 밀키웨이 유사 은하에서 관측된 유입된 별 허브의 금속성과 총 유입된 질량 간 상관관계를 이끄는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ2 고정된 유입된 별 질량에서 금속성의 산란은 주로 유입된 원천 은하의 질량과 어떻게 관련되는가?
• RQ3 유입된 허브의 금속성과 밀도의 반경 기울기는 주로 유입된 원천 은하의 유입 시기를 어느 정도 암시하는가?
• RQ4 편측면 은하에서 축 방향 단면 측정을 통해 총 유입된 별 질량과 금속성을 신뢰성 있게 재구성할 수 있는가?
• RQ5 유도된 관계는 밀키웨이, M31, NGC 5128의 유입 역사에 대해 어떤 시사점을 제공하는가?

주요 결과

• 유입된 별 허브의 금속성-별 질량 관계는 주로 질량과 금속성을 모두 지배하는 단일의 거대한 원천 은하에 의해 주로 유도된다.
• 고정된 유입된 별 질량에서 금속성의 산란은 주로 유입된 원천 은하의 별 질량을 직접적으로 추적하는 지표이다.
• 유입된 허브의 반경 방향 금속성 및 밀도 기울기는 주로 유입된 원천 은하의 유입 시기를 암시하는 정보를 담고 있다.
• 밀키웨이 유사 은하에서는 편측면 시스템에서의 축 방향 단면 측정을 통해 총 유입된 별 질량과 금속성을 재구성할 수 있다.
• 모델은 M31에 상대적으로 늦고 질량이 큰 유입 사건이 있었음을 지지하며, 관측된 허브 특성과 일치한다.
• 본 연구는 유도된 허브 금속성과 질량 관계를 기반으로 NGC 5128의 유입된 별 질량에 대한 첫 번째 추정치를 제공한다.