[논문 리뷰] Formation and evolution of dwarf elliptical galaxies I. Structural and kinematical properties

S. De Rijcke, D. Michielsen외 3명|ArXiv.org|2004. 12. 21.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 67인용 수 73

한 줄 요약

이 연구는 ESO 대규모 프로그램에서 확보한 깊은 스펙트로스코피 및 밴드 필터 이미징을 이용하여 난쟁이 타원은하(dEs)의 구조적 및 운동학적 성질을 조사한다. dEs는 기본 평면(FP) 위에 위치하며 단일 변수 다이어그램에서 명백히 분리된 순서를 따르며, 이는 적색편이에 의존하지 않는 항성 형성 효율과 초신성 후 질량 손실을 포함하는 반분석 모델에 의해 가장 잘 설명된다. 반면 적색편이에 따라 항성 형성 효율이 변하는 모델은 이 현상을 설명하지 못한다.

ABSTRACT

This paper is the first in a series in which we present the results of an ESO Large Program on the kinematics and internal dynamics of dwarf elliptical galaxies (dEs). We investigate the relations between the parameters that quantify the structure and internal dynamics of dEs such as the Faber_Jackson relation and the Fundamental Plane (FP). We show that the dE sequences in the various diagrams are disjunct from those traced by bright and intermediate-luminosity elliptical galaxies and bulges of spirals. It appears that semi-analytical models (SAMs) are able to reproduce the position of the dEs in those diagrams. While these findings are clearly a success for the hierarchical-merging picture of galaxy formation, they do not necessarily invalidate the alternative ``harassment'' scenario, which posits that dEs stem from perturbed and stripped late-type disk galaxies that entered clusters and groups of galaxies about 5 Gyr ago.

연구 동기 및 목표

• 깊은 스펙트로스코피 및 밴드 필터 광도측정을 이용하여 난쟁이 타원은하(dEs)의 구조적 및 운동학적 성질을 규명한다.
• dEs가 더 밝은 타원은하 및 나선은하의 부두와 동일한 척도관계를 따르는지 테스트한다. 특히 기본 평면(FP)을 중심으로 한다.
• 관측된 매개변수 분포를 이용하여 dE 형성 이론인 계층적 융합 대비 협박 이론을 평가한다.
• 초신성에 의한 질량 손실과 항성 형성 효율이 dE 성질에 미치는 영향을 평가한다.
• dEs가 균일한 집단인지, 또는 초기 형성된 시스템과 최근에 변형된 시스템의 혼합체인지 탐색한다.

제안 방법

• 15개의 dEs에 대해 주축 및 보조축 스펙트럼을 깊이 측정하여 속도 분산(σ)을 측정하고, 22개의 dEs에 대해 밴드 필터 이미징을 수행하여 B-밴드 등화도(LB), 반광도 반경(Re), 평균 표면 밝기(Ie)를 결정한다.
• 단일 변수 다이어그램인 log LB 대 log σ, log LB 대 log Re, log LB 대 log Ie, log Re 대 log Ie에서 dEs의 분포를 매핑한다.
• dEs를 (log σ, log Re, log Ie) 매개변수 공간에 투영하여 더 질량이 큰 타원은하 및 나선은하 부두가 정의한 기본 평면(FP)과의 상대 위치를 비교한다.
• 이 연구의 데이터를 다른 두 개의 최근에 발표된 대규모 데이터셋과 융합하여 통계적 유의성과 등화도 범위의 커버리지 확보를 도모한다.
• 다양한 항성 형성 효율(일정 vs. 적색편이에 의존)과 융합 후 천체역학적 반응을 고려한 반분석 모델(SAMs)의 예측을 평가한다.
• 특히 등화도가 감소함에 따라 증가하는 오프셋 경향을 보이는 FP 잔차(dE가 FP에서의 위치)를 진단 도구로 사용하여 모델 예측을 테스트한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 난쟁이 타원은하(dEs)는 더 밝은 타원은하 및 나선은하 부두와 동일한 구조적 및 운동학적 척도관계를 따르는가?
• RQ2 더 질량이 큰 은하들이 정의한 기본 평면(FP)에 비해 dEs는 어디에 위치하는가?
• RQ3 계층적 융합에 의한 일정한 항성 형성 효율 모델과 협박 시나리오 중 어느 것이 관측된 dE 매개변수 분포를 더 잘 재현하는가?
• RQ4 dEs의 FP 잔차(기본 평면에서의 오프셋)는 등화도에 따라 어떻게 변화하는가? 이는 그들의 형성 역사에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 내부 과정(초신성에 의한 질량 손실 등)과 외부 과정( tidal stripping 등)이 dE의 구조적 성질에 미치는 영향은 어느 정도인가?

주요 결과

• dEs는 log LB 대 log σ, log LB 대 log Re 등 단일 변수 다이어그램에서 더 밝은 타원은하 및 나선은하 부두와 명백히 분리된 순서를 형성한다.
• dEs는 기본 평면(FP) 위에 체계적으로 위치하며, 등화도가 감소할수록 FP 잔차가 증가하여, 질량이 큰 은하의 FP에 비해 더 희박한 것으로 나타난다.
• 일정한, 적색편이에 의존하지 않는 항성 형성 효율과 초신성 후 질량 손실 반응을 포함하는 반분석 모델(SAMs)은 관측된 dEs의 (log σ, log Re, log Ie) 매개변수 공간 내 위치와 등화도 감소에 따른 FP 잔차 증가 경향을 성공적으로 재현한다.
• 적색편이에 따라 항성 형성 효율이 증가하는 SAMs는 관측된 dE 순서를 채우지 못하며, 따라서 데이터에 의해 배제된다.
• dE 관계에서 관측된 우주적 산란(특히 log Re 대 log Ie)은 측정 오차만으로는 설명되지 않으며, 피드백 및 tidal stripping 등의 내·외부 과정에 매우 민감함을 시사한다.
• 협박 시나리오가 배제되지 않으며, dEs가 가능한 원천(Scd 및 불규칙 은하)과 매개변수 공간에서 겹치므로, dEs는 초기 형성된 시스템과 최근에 변형된 시스템의 혼합 집단일 수 있음을 시사한다.