[논문 리뷰] Formation of S0 galaxies through mergers. V. Antitruncated stellar discs resulting from major mergers

Alejandro Borlaff, M. C. Eliche‐Moral외 7명|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|2014. 07. 18.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 2인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 주요 합병이 자연스럽게 현실적인 반역행성(유형 III) 별 디스크를 가진 S0은하를 생성할 수 있음을 보여주며, 이러한 특징이 침체된 과정을 필요로 한다는 오랜 믿음을 도전한다. GalMer 데이터베이스에서 유도된 소산성 N체 시뮬레이션을 사용하여 저자들은 약 70%의 안정화된 S0 잔여물이 반역행성을 보이며, 빛의 강도와 크기의 관계에서 관측된 경향과 일치하는 광학적 척도 관계를 보임을 확인하여, 주요 합병이 반역행성 S0은하의 탄생 메커니즘으로 타당하다고 밝힌다.

ABSTRACT

Lenticular galaxies (S0s) are more likely to host antitruncated (Type-III) stellar discs than galaxies of later Hubble types. Major mergers are popularly considered too violent mechanisms to form these breaks. We have investigated whether major mergers can result into S0-like remnants with realistic antitruncated stellar discs or not. We have analysed 67 relaxed S0 and E/S0 remnants resulting from dissipative N-body simulations of major mergers from the GalMer database. We have simulated realistic R-band surface brightness profiles of the remnants to identify those with antitruncated stellar discs. Their inner and outer discs and the breaks are quantitatively characterized to compare with real data. Nearly 70% of our S0-like remnants are antitruncated, meaning that major mergers that result in S0s have a high probability of producing Type-III stellar discs. Our remnants lie on top of the extrapolations of the observational trends (towards brighter magnitudes and higher break radii) in several photometric diagrams. In scale-free photometric diagrams, simulations and observations overlap and the remnants reproduce the observational trends, so the physical mechanism after antitruncations is highly scalable. We have found novel photometric scaling relations between the characteristic parameters of the antitruncations in real S0s, which are also reproduced by our simulations. The trends in all the photometric planes can be derived from three basic scaling relations that real and simulated Type-III S0s fulfill: h_i \prop R_brkIII, h_o \prop R_brkIII, and mu_brkIII \prop R_brkIII, where h_i and h_o are the scalelenghts of the inner and outer discs, and mu_brkIII and R_brkIII are the surface brightness and radius of the breaks. Mayor mergers provide a feasible mechanism to form realistic antitruncated S0 galaxies (abridged).

연구 동기 및 목표

• 주요 합병이 현실적인 반역행성(유형 III) 별 디스크를 지닌 S0 유사 잔여물을 생성할 수 있는지 조사하기 위해.
• 관측된 반역행성 S0의 광학적 경향—예를 들어, 끊김 반경과 표면 밝기 척도 관계—가 합병 시뮬레이션에 의해 재현될 수 있는지 테스트하기 위해.
• 반역행성과 S0은하의 날개가 광학적 분석을 통해 구조적으로 관련이 있는지, 아니면 독립적인 현상인지 결정하기 위해.
• 스텔라 리어리어 연령과-dust 흡수 효과에 대한 불확실성에 대해 시뮬레이션 결과의 강건성을 평가하기 위해.

제안 방법

• GalMer 데이터베이스를 사용하여 주요 합병의 소산성 N체 시뮬레이션에서 유도된 67개의 안정화된 S0 및 E/S0 잔여물에 대해 시뮬레이션을 수행하였다.
• 각 잔여물의 합성 R-대역 표면 밝기 프로파일을 생성하여 다중 성분 세르시 및 지수적합을 사용해 반역행성 디스크를 식별하였다.
• 반역행성 매개변수를 정량화: 끊김 반경(R_brkIII), 끊김 표면 밝기(μ_brkIII), 내부/외부 디스크 스케일 길이(h_i, h_o)를 관측 결과와 비교하기 위해.
• 스텔라 리어리어 연령 가정(6–14 Gyr)을 통해 연령 변동성 테스트를 수행하여 결과가 연령 가정에 얼마나 민감한지 평가하였다.
• 일반적인 E-S0 흡수 값(A_R ~ 1 mag)을 사용하여 먼지 흡수 효과를 평가하여 표면 밝기 및 magnitude 오프셋에 미치는 영향을 추정하였다.
• 절대 및 척도 없음 다이어그램에서 광학적 척도 관계를 분석하여 타당성과 관측 데이터와의 일관성을 테스트하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주요 합병이 관측된 광학적 특성을 지닌 반역행성(유형 III) 별 디스크를 지닌 S0 유사 잔여물을 생성할 수 있는가?
• RQ2 반역행성 S0의 광학적 척도 관계—예를 들어, R_brkIII 대 h_i, h_o, 및 μ_brkIII—는 합병 시뮬레이션에서 자연스럽게 발생하는가?
• RQ3 S0은하의 반역행성과 날개는 물리적으로 관련이 있는가, 아니면 독립적인 구조적 특징인가?
• RQ4 스텔라 리어리어 연령과 먼지 흡수 효과에 대한 불확실성에 대해 시뮬레이션 결과는 얼마나 강건한가?
• RQ5 실제 S0의 광학적 평면 경향은 합병 기반 형성 모델에 의해 재현될 수 있는가?

주요 결과

• 시뮬레이션된 S0 유사 잔여물의 약 70%가 반역행성(유형 III) 별 디스크를 보이며, 이는 주요 합병을 통한 이러한 특징의 형성 가능성이 높음을 시사한다.
• 시뮬레이션 잔여물은 관측된 끊김 반경(R_brkIII), 내부 및 외부 디스크 스케일 길이(h_i, h_o), 끊김 표면 밝기(μ_brkIII) 간의 척도 관계를 재현하며, h_i ∝ R_brkIII, h_o ∝ R_brkIII, 및 μ_brkIII ∝ R_brkIII의 관계를 보인다.
• 척도 없음 광학 다이어그램에서 시뮬레이션 결과는 관측 데이터와 겹치며, 반역행성의 물리적 메커니즘이 매우 타당한 가변성(가변성)을 지닌다는 것을 확인한다.
• 더 어린 스텔라 리어리어 인구를 가정할 경우, 끊김과 디스크의 특징 표면 밝기는 최대 약 ~1 mag arcsec⁻²만큼 밝아지지만, 끊김 반경과 스케일 길이는 연령 가정에 관계없이 안정되어 있으며(변화 <10%), 유지된다.
• 먼지 흡수 효과(A_R ~ 1 mag)는 시뮬레이션과 실제 S0 간의 총 magnitude 및 표면 밝기 오프셋을 완전히 설명할 수 있으며, 핵심 척도 관계는 손상되지 않는다.
• S0은하의 날개와 반역행성은 구조적으로 무관하며, 분석된 광학 평면에서 상관관계가 없음을 통해 이를 뒷받침한다.