[논문 리뷰] Dynamical Constraints on Disk Masses

J. A. Sellwood|arXiv (Cornell University)|1999. 03. 11.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 낙엽형 및 비낙엽형 은하의 회전곡선을 사용하여 디스크 질량 기여도를 제약 조건으로 삼으며, 항성 디스크가 내부 은하 질량을 지배하고 있으며, 대부분의 은하에서 어두운 물질 허브가 우주론적 시뮬레이션과 일치하지 않는 큰 코어를 가짐을 보여준다. 디스크 침입은 초기 허브를 압축하여 이러한 코어를 생성할 수 있지만, 최대 디스크 모델은 '디스크-허브 위기' 문제를 야기하고 Tully-Fisher 관계의 첫 번째 매개변수 성격과도 충돌한다.

ABSTRACT

While the total interior mass of a galaxy is reasonably well determined by a good rotation curve, the relative contributions from disk, bulge and halo are only weakly constrained by one-dimensional data. Barred galaxies are intrinsically more complicated, but provide much tighter constraints on the disk masses and support the idea that most of the mass in the inner parts of bright galaxies is in their stars. There appears to be no systematic difference in dark matter content between barred and unbarred galaxies, consistent with the theoretical result that the global stability of galaxies with dense centers does not depend on their halo fraction. The rotation curve shapes of lower luminosity and low-surface-brightness galaxies, on the other hand, indicate significant mass in the DM halo even near their centers. We find that most DM halos appear to have large cores, inconsistent with the predictions from cosmological simulations. We also show that such large-core halos can result from compression by disk infall of physically reasonable initial halos. Maximum disks, while apparently required by the data, do seem to present some puzzles; most notably they re-open the old disk-halo ``conspiracy'' issue and incorrectly predict that surface brightness should be a second parameter in the Tully-Fisher relation.

연구 동기 및 목표

• 역학적 자료를 사용하여 디스크, 부두, 허브가 은하 질량 예산에 기여하는 상대 기여도를 결정하기.
• 바른 은하가 비바른 은하보다 디스크 질량에 대해 더 강력한 제약 조건을 제공하는지 조사하기.
• 관측된 어두운 물질 허브 구조가 우주론적 시뮬레이션과 일치하는지 평가하기.
• 최대 디스크 모델이 Tully-Fisher 관계와 디스크-허브 위기 문제에 미치는 영향을 평가하기.

제안 방법

• 바른 및 비바른 은하의 회전곡선을 분석하여 질량 분포를 추론하기.
• 바른 은하의 역학적 안정성을 이용해 디스크 질량 비율을 제약 조건으로 삼기.
• 디스크 침입에 의한 허브 압축 모델을 통해 허브 내 큰 코어 구조를 설명하기.
• 관측된 허브 코어 반경을 우주론적 시뮬레이션 예측과 비교하기.
• 최대 디스크 가정 하에 표면 밝기가 Tully-Fisher 관계의 두 번째 매개변수로 작용하는지 테스트하기 위해 Tully-Fisher 관계를 적용하기.
• 다양한 허브 비율 하에서 중심부가 농축된 은하의 안정성을 평가하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 바른 은하가 비바른 은하보다 디스크 질량에 대해 더 강력한 제약 조건을 제공하는가?
• RQ2 바른 은하와 비바른 은하 사이에 어두운 물질 함량에 체계적인 차이가 있는가?
• RQ3 은하의 관측된 어두운 물질 허브가 큰 코어를 가지며, 이는 우주론적 시뮬레이션과 일치하는가?
• RQ4 디스크 침입이 초기 허브를 압축하여 큰 코어를 가진 구조를 생성할 수 있는가?
• RQ5 최대 디스크 모델이 Tully-Fisher 관계에서 모순을 일으키는가?

주요 결과

• 바른 은하는 대부분의 밝은 은하 내부 질량이 항성에 의해 차지하고 있음을 시사하며, 높은 디스크 질량 비율을 지지한다.
• 바른 은하와 비바른 은하 사이에 어두운 물질 함량에 체계적인 차이가 발견되지 않았다.
• 대부분의 어두운 물질 허브는 큰 코어를 가지며, 이는 우주론적 시뮬레이션의 예측과 정면으로 배치된다.
• 이러한 큰 코어를 가진 허브는 물리적으로 타당한 초기 허브 프로파일이 디스크 침입에 의해 압축되어 생성될 수 있다.
• 최대 디스크 모델은 관측 데이터와 일치하지만, '디스크-허브 위기 문제'를 재활성화한다.
• 최대 디스크는 표면 밝기가 Tully-Fisher 관계의 두 번째 매개변수여야 한다고 잘못 예측한다.