[논문 리뷰] Growth of galactic bulges by mergers. II. Low-density satellites

M. C. Eliche‐Moral, M. Balcells외 2명|ArXiv.org|2006. 06. 30.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 96인용 수 69

한 줄 요약

이 연구는 N-body 시뮬레이션을 통해 저밀도, TF 스케일링된 위성은 은하의 내부 흐름을 유도함으로써 태양계 은하의 점진적 붕괴 성장에 기여함을 보여준다. 이는 B/D 비율과 세르시 지수 n이 1.0에서 1.9로 증가시키며, 결과는 툴리-파이저 지수 α_TF에 따라 달라지며, 이는 위성의 붕괴 및 질량 침착 패턴을 제어한다.

ABSTRACT

Satellite accretion events have been invoked for mimicking the internal secular evolutionary processes of bulge growth. However, N-body simulations of satellite accretions have paid little attention to the evolution of bulge photometric parameters, to the processes driving this evolution, and to the consistency of this evolution with observations. We want to investigate whether satellite accretions indeed drive the growth of bulges, and whether they are consistent with global scaling relations of bulges and discs. We perform N-body models of the accretion of satellites onto disc galaxies. A Tully-Fisher (M \propto V_{rot}^ {alpha_TF}) scaling between primary and satellite ensures that density ratios, critical to the outcome of the accretion, are realistic. We carry out a full structural, kinematic and dynamical analysis of the evolution of the bulge mass, bulge central concentration, and bulge-to-disc scaling relations. The remnants of the accretion have bulge-disc structure. Both the bulge-to-disc ratio (B/D) and the Sersic index (n) of the remnant bulge increase as a result of the accretion, with moderate final bulge Sersic indices: n = 1.0 to 1.9. Bulge growth occurs no matter the fate of the secondary, which fully disrupts for alpha_TF=3 and partially survives to the remnant center for alpha_TF = 3.5 or 4. Global structural parameters evolve following trends similar to observations. We show that the dominant mechanism for bulge growth is the inward flow of material from the disc to the bulge region during the satellite decay. The models confirm that the growth of the bulge out of disc material, a central ingredient of secular evolution models, may be triggered externally through satellite accretion.

연구 동기 및 목표

• 실제로 낮은 밀도를 가진 위성의 합류가 디스크 은하에서 붕괴 성장을 이끌 수 있는지 조사한다.
• 붕괴의 광학적 파arameter(비율 B/D, 지수 n)의 진화와 관측된 척도관계와의 일치성을 검토한다.
• 위성 합류 사건 동안 붕괴 성장을 이끄는 주요 물리적 메커니즘을 규명한다.
• 툴리-파이저 관계 지수 α_TF가 위성의 운명과 질량 침착 패턴에 어떻게 영향을 미치는지 평가한다.
• 이전의 고밀도 위성 모델과 비교하여 저밀도 위성 합류의 현실성과 물리적 일관성을 평가한다.

제안 방법

• 초기 B/D = 0.5인 디스크 은하에 위성 합류를 위한 N-body 시뮬레이션을 수행한다.
• 주 은하와의 밀도 대비를 보장하기 위해 위성의 밀도를 툴리-파이저 관계(M ∝ V_rot^α_TF)를 사용해 스케일링한다.
• 단순한 구형 핵이 아닌, 붕괴, 디스크, 허브 성분을 포함한 복잡한 내부 구조를 가진 위성을 모델링한다.
• 잔여물의 구조적, 운동학적, 역학적 진화를 추적하며, 시간에 따른 붕괴 질량, 세르시 지수 n, B/D 비율을 분석한다.
• 광학적 및 운동학적 성질 분석을 위해 붕괴-디스크 분해 기법을 사용한다.
• 재료의 반경 및 수직 재분포, 즉 가열, 원형 궤도화, 인구 혼합을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저밀도 위성의 합류가 B/D 비율과 세르시 지수 n의 증가를 통해 측정 가능한 붕괴 성장을 이끌 수 있는가?
• RQ2 툴리-파이저 지수 α_TF의 선택이 위성 붕괴, 질량 침착, 그리고 최종 붕괴 진화에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 디스크 유입, 위성 질량 침착, 또는 붕괴 확장과 같은 물리적 메커니즘 중 어떤 것이 붕괴 성장의 주요 원인인가?
• RQ4 모의된 구조적 및 운동학적 경향이 실제 은하의 관측된 척도관계와 어느 정도 일치하는가?
• RQ5 위성 합류가 허위붕괴와 그 관측된 성질(예: 회전운동에 의해 지지되는 붕괴, 대칭적인 회전곡선)의 형성에 설명이 가능한가?

주요 결과

• 위성 합류 이후 붕괴-디스크 비율(B/D)과 세르시 지수(n)가 유의미하게 증가하며, 최종 n 값은 1.0에서 1.9로 변화하여 효과적인 붕괴 성장을 나타낸다.
• 붕괴 성장의 주요 메커니즘은 위성 붕괴 중 일시적인 축 대칭이 아닌 왜곡으로 인한 디스크 물질의 내측 이동이며, 직접적인 위성 질량 침착이 아니다.
• α_TF = 3일 경우 위성은 완전히 붕괴하여 침착 물질의 고리 형태를 형성하고, α_TF = 4일 경우 위성은 생존하여 중심에 도달함을 보여, 결과는 α_TF에 매우 민감하게 의존한다.
• 최종 잔여물의 붕괴는 부분적으로 회전에 의해 지지되며, 허위붕괴의 관측 결과와 일치하며, 중심 반대방향 회전이 없는 대칭적인 회전곡선을 나타낸다.
• 구조적 매개변수의 진화는 BGP04b에서 관측된 추세와 괜찮은 일치를 보이며, σ₀와 h_Disc의 증가, μ₀,Disc의 감소를 포함하지만, 붕괴의 효과적 반경 r_e,Bul은 관측된 상관관계와 일치하지 않는다.
• 위성 디스크 물질은 주 디스크에 침착하며, 위성 붕괴 입자는 궤도 원형화로 인해 냉각된 내부 디스크 또는 고리 형태로 형성되어 광학적 붕재에 기여한다.