[논문 리뷰] Flaring and warping of the Milky Way disk: not only in the gas

C. Alard|arXiv (Cornell University)|2000. 07. 02.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 2MASS 자료로부터 은하수의 별 디스크가 외부 영역에서 확산(스케일 높이 증가)하고 비대칭적인 수직 이동(왜곡)을 보임을 직접 관측적으로 제시한다. 이는 히드로젠-1(1H) 기체 디스크의 거동와 유사하다. 확산은 은하수 평면 근처에서 관측된 별 수의 감소를 설명하며, 디스크의 절단을 필요로 하지 않으며, 이는 이전 모델에서 과잉 별 수를 별도의 두꺼운 디스크 성분으로 기인했다는 것을 도전한다.

ABSTRACT

This paper presents an investigation of the outer disk structure by using data from a recent release of the 2 micron sky survey (2MASS). This 2MASS data show unambiguously that the stellar disk thickens with increasing distance from the Sun. In one of the field (longitude l$=$240) there is also strong evidence of an assymetry associated with the Galactic warp. This flaring and warping of the stellar disk is very similar to the features observed in the HI disk. The thickening of the stellar disk explains the drop in density observed near the Galactic plane: stars located at lower Galactic latitudes are re-distributed to higher latitudes. It is no longer necessary to introduce a disk cut-off to explain the drop in density. It is also not clear how this flaring disk is distinct from the thick disk in the outer disk region. At least, for lines of sight in the direction of the outer disk, the thickening of the disk is sufficient to account for the excess in star counts attributed by some models to the thick disk.

연구 동기 및 목표

• 깊은 적외선 광도 측정을 통해 은하수 외부 디스크의 구조적 특성을 조사하기 위해.
• 별 디스크가 1H 기체 디스크와 유사하게 확산 및 왜곡을 보이는지 확인하기 위해.
• 단순 지수 디스크를 가정한 모델과 비교했을 때 은하수 평면 근처에서 관측된 별 수의 모순을 해결하기 위해.
• 외부 디스크 선단에서 관측된 과잉 별 수가 별도의 두꺼운 디스크 성분 때문인지, 디스크 확산 때문인지 평가하기 위해.
• 디스크 확산 및 왜곡이 얇은 디스크와 두꺼운 디스크 성분의 분리에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 세 개의 고위도 영역(l = 66°, 180°, 240°)에서 2MASS 점원자료의 적외선 광도를 활용하였다.
• 기울기-등급 관계 ME = K − 0.659(J − K)를 사용하여 적색편이 보정을 시행하여 흡착 효과를 최소화하였다.
• ME = 12.5 이하의 별에 대해 제곱도당 별 수를 세었으며, 0.5° 간격의 위도 구간으로 정규화하였다.
• 양의 은하위도와 음의 은하위도 사이의 별 수 비대칭성을 분석하여 왜곡의 징후를 탐지하였다.
• 선형적으로 변화하는 스케일 높이와 왜곡 진폭을 가진 최대우도 모델링을 사용하여 관측된 수직 밀도 프로파일에 적합시켰다.
• 디스크 절단, 이소othermal 디스크, 별도의 두꺼운 디스크를 포함한 여러 모델을 테스트하였으며, 이는 모두 확산/왜곡을 포함한 모델에 의해 거부되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하수 별 디스크는 1H 기체 디스크와 마찬가지로 은핵 중심 거리가 증가함에 따라 확산(스케일 높이 증가)을 보이나?
• RQ2 특히 외부 영역에서 은하수의 왜곡이 별 디스크에 존재하는가에 대한 증거가 있는가?
• RQ3 은하수 평면 근처에서 관측된 별 수 감소는 물리적 디스크 절단이 아니라 디스크 확산으로 설명될 수 있는가?
• RQ4 디스크 확산이 별도의 두꺼운 디스크 성분의 운동학적 및 밀도적 특징을 어느 정도 모방하는가?
• RQ5 별 디스크의 왜곡 진폭과 위상은 1H 기체 디스크와 비교해 어떻게 다른가?

주요 결과

• 별 디스크는 명백한 확산을 보이며, 태양으로부터의 거리에 따라 선형적으로 스케일 높이가 증가한다. 이는 1H 기체 디스크에서 관측된 확산과 일치한다.
• l = 240° 영역에서 뚜렷한 왜곡이 감지되었으며, 양의 위도와 음의 위도 사이의 별 수 비대칭성이 b ≈ 6°에서 최대가 되었으며, 이는 1H 왜곡과 일치한다.
• 별 디스크 왜곡의 진폭은 1H 디스크보다 약 30% 낮지만, 방향과 위상은 일치한다.
• 별 디스크의 확산은 은하수 평면 근처에서 관측된 별 수 감소를 자연스럽게 설명하며, 모델링에서 디스크 절단이 필요 없어진다.
• 외부 디스크에서 별도의 두꺼운 디스크 성분에 대한 증거는 없으며, 단지 확산만으로 이전에 두꺼운 디스크로 기인된 과잉 별 수를 설명할 수 있다.
• 최대우도 모델링은 오직 확산 및 왜곡을 포함한 모델만 데이터에 적합하며, 절단 또는 별도의 두꺼운 디스크를 포함한 모델은 기각된다.