[논문 리뷰] Box- and peanut-shaped bulges. III. A new class of bulges: Thick Boxy Bulges

R. Luetticke, M. Pohlen외 1명|ArXiv.org|2004. 01. 06.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 62인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 경사진 디스크은하에서 발견된 새로운 종류의 상자형 밀도핵인 '두꺼운 상자형 핵'(TBBs)을 소개한다. TBBs는 일반적인 상자형 핵보다 훨씬 크며 (BUL/D₂₅ > 0.5), 형태적으로 교란되어 있어 바 불안정성보다는 부드러운 병합 또는 위성 천체의 합성에 의해 형성된 것으로 보인다. 연구 결과, S0-Sd 은하의 약 2%와 상자형/펩신형 핵을 가진 은하의 약 4%가 TBBs를 포함하고 있으며, 이들의 확장된 상자형 구조는 바에 의한 설명으로는 충분하지 않아, 주로 합성에 의해 형성된 것으로 보인다.

ABSTRACT

Inspecting all 1224 edge-on disk galaxies larger than 2' in the RC3 on DSS images we have found several galaxies with extraordinary bulges meeting two criteria: They are box shaped and large in respect to the diameters of their galaxies. These bulges are often disturbed, show frequently prominent irregularities and asymmetries, and some possess possible merger remnants or merging satellites. For these bulges we have introduced the term "Thick Boxy Bulges" (TBBs). About 2% of all disk galaxies (S0-Sd), respectively 4% of all galaxies with box- and peanut-shaped (b/p) bulges, belong to this class of galaxies. Using multicolour CCD and NIR data we have enlarged and followed up our sample of nearly 20 galaxies with a TBB. The disturbed morphology of a large fraction of these galaxies shows that many of the TBB galaxies are not dynamically settled. For the TBBs the extent of the box shape seems to be too large to result from a normal bar potential. Therefore we conclude that two classes of b/p bulges exist with different origins. While most (~96%) b/p bulges can be explained by bars alone, the extended boxy structures of TBBs result most likely from accreted material by infalling satellite companions (soft merging).

연구 동기 및 목표

• 경사진 디스크은하에서 크기와 형태 측면에서 일반적인 상자형/펩신형 핵과 다름을 보이는 새로운 종류의 핵을 식별하고 특성화하는 것.
• 이러한 핵에서 관측된 확장된 상자형 구조가 바에 의한 천천히 진행되는 진화로 설명 가능한지, 또는 다른 형성 메커니즘이 필요한지 조사하는 것.
• 이러한 극단적인 핵의 구조적 및 역학적 성질을 결정짓는 데에 합성과 미세 병합의 역할을 규명하는 것.
• 이러한 핵의 통계적 퍼지율과 환경적 맥락을 평가하여 그 형성 시나리오를 제약하는 것.

제안 방법

• D₂₅ > 2′ 인 RC3 목록의 1,224개의 경사진 디스크은하(S0-Sd)를 대상으로 디지털 스카이라인 서베이(DSS) 이미지를 사용해 체계적인 시각적 점검을 실시.
• 거의 20개의 TBB 후보자에 대해 다색 CCD 및 적외선(NIR) 이미징을 추가로 실시하여 구조적 및 광학적 성질 분석.
• 형태학적 분류를 위해 핵의 모양(상자형/펩신형)과 은하 직경 대비 크기(BUL/D₂₅ > 0.5)를 기반으로 분류.
• 표준 상자형/펩신형 핵(b/p bulges)과의 비교를 통해 대칭성, 비정상성, 운동학적 특징의 차이 평가.
• 광도, 먼지 분포, 항성 형성률 등의 환경적 및 구조적 자료를 활용해 병합/합성 시나리오를 뒷받침.
• 미세 병합 및 부드러운 합성에 관한 기존 시뮬레이션과 관측 연구와의 교차 검토를 통해 형성 가설의 타당성 검증.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두꺼운 상자형 핵(TBBs)은 크기, 형태, 역학적 상태 측면에서 표준 상자형/펩신형 핵과 무엇이 다른가?
• RQ2 TBBs의 확장된 상자형 구조는 바에 의한 천천히 진행되는 진화로 설명 가능한가, 아니면 외부 자극인 위성 합성과 같은 외부 원인이 필요한가?
• RQ3 TBBs가 디스크은하 전체와 모든 b/p 핵들 중에서 통계적으로 얼마나 흔한가, 그리고 이는 그들의 형성 메커니즘에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 TBB 은하에서 관측되는 형태학적 이상 현상(병합 잔해, 비대칭성, 먼지 특징 등)은 어떤 방식으로 합성 시나리오를 뒷받침하는가?
• RQ5 TBB 은하에서 최근 병합 또는 합성 사건을 뒷받침할 수 있는 지속적 또는 최근의 항성 형성 활동의 증거가 있는가?

주요 결과

• 모든 S0-Sd 디스크은하의 약 2%가 두꺼운 상자형 핵(TBBs)을 포함하며, 모든 상자형/펩신형 핵의 약 4%가 이 클래스에 속한다.
• TBBs는 비정상적으로 큰 상자형 구조(BUL/D₂₅ > 0.5)를 특징으로 하며, 강한 비대칭성, 비정상성, 최근 상호작용 또는 병합 활동의 흔적을 보이기도 한다.
• TBBs의 상자형 구조의 범위는 바의 잠재력만으로는 설명할 수 없으며, 확장된 형태의 기원이 바가 아님을 시사한다.
• 대부분의 TBB 은하는 역학적으로 불안정한 상태이며, 교란된 형태와 두드러진 병합 잔해를 보이며, 최근의 합성 또는 부드러운 병합 기원을 뒷받침한다.
• b/p 핵의 두 가지 유형이 존재한다는 것이 확인되었으며, 96%는 바 불안정성에 의해 형성되었고, 나머지 4%인 TBBs는 대부분 위성 합성 또는 부드러운 병합에 의해 형성된 것으로 보인다.
• 두 개의 TBB 은하에서 높은 항성 형성률을 관측한 관측적 증거, 환경적 맥락, 위성 합성 속도와의 일관성 등은 TBB 형성에 병합/합성 시나리오가 가장 타당하다는 것을 추가로 뒷받침한다.