[논문 리뷰] Intrinsic Morphology Evolution of Ultra-diffuse Galaxies

Yu Rong, Xiao-Yu Dong외 11명|arXiv (Cornell University)|2019. 07. 23.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 4인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 저 redshift 및 중간 redshift 군집 내 1,193개의 초가벼운 은하(UDG)의 본질적 형상을 분석하기 위해 삼축 모델을 사용한 마르코프 체인 몬테카를로(MCMC) 방법을 사용한다. 연구 결과, UDG는 이전에 버크트(2017)가 제안한 것처럼 원통형(프로레이트)보다는 납작한 삼축형(오클립틱 삼축형)으로 더 잘 기술되며, 형상은 항성 질량, 환경, redshift와 강하게 연관되어 있다. 이는 고redshift UDG의 디스크 유사 기원과 일반적인 dE/dSph 은하와는 다를 수 있는 진화 경로를 시사한다.

ABSTRACT

With the published data of apparent axis ratios for 1109 ultra-diffuse galaxies (UDGs) located in 17 low-redshift (z~ 0.020 - 0.063) galaxy clusters and 84 UDGs in 2 intermediate-redshift (z~ 0.308 - 0.348) clusters, we take advantage of a Markov Chain Monte Carlo approach and assume a ubiquitous triaxial model to investigate the intrinsic morphologies of UDGs. In contrast to the conclusion of Burkert (2017), i.e., the underlying shapes of UDGs are purely prolate ($C=B<A$), we find that the data favor the oblate-triaxial models ($C<B\lesssim A$) over the nearly prolate ones. We also find that the intrinsic morphologies of UDGs are relevant to their stellar masses/luminosities, environments, and redshifts. First, for the low-redshift UDGs in the same environment, the more-luminous ones are always thicker than the less-luminous counterparts, possibly due to the more voilent internal supernovae feedback or external tidal interactions for the progenitors of the more-luminous UDGs. The UDG thickness dependence on luminosity is distinct from that of the typical quiescent dwarf ellipticals (dEs) and dwarf spheroidals (dSphs) in the local clusters and groups, but resembles that of massive galaxies; in this sense, UDGs may not be simply treated as an extension of the dE/dSph class with similar evolutionary histories. Second, for the low-redshift UDGs within the same luminosity range, the ones with smaller cluster-centric distances are more puffed-up, probably attributed to tidal interactions. Finally, the intermediate-redshift cluster UDGs are more flattened, which plausibly suggests a `disky' origin for high-redshift, initial UDGs.

연구 동기 및 목표

• 관측된 축비와 redshift 데이터를 사용하여 초가벼운 은하(UDG)의 본질적 형상을 규명하는 것.
• 이전에 버크트(2017)가 제안한 것처럼 UDG가 주로 원통형(프로레이트)인지 검증하는 것.
• UDG 형상이 항성 질량, 빛의 강도, 은하단 중심 거리, redshift와 어떻게 연관되는지 조사하는 것.
• 일반적인 휴면 상태의 난방형 소은하(dE)와 소은하구형 소은하(dSph)와 UDG가 유사한 진화 경로를 공유하는지 평가하는 것.

제안 방법

• 1,193개의 UDG의 관측된 시각적 축비에서 본질적 형상을 추론하기 위해 마르코프 체인 몬테카를로(MCMC) 방법을 사용한다.
• 일반적인 삼축 모델을 가정하여, 납작한 삼축형(C < B ≤ A)과 원통형(C = B < A) 구성을 모두 허용한다.
• 분석에는 17개의 군집에 있는 1,109개의 저redshift UDG(z ~ 0.020–0.063)와 8개의 군집에 있는 84개의 중간redshift UDG(z ~ 0.308–0.348)가 포함된다.
• 관측 편향과 축비 측정의 통계적 불확실성을 고려하여 가장 가능성이 높은 본질적 형상 분포를 추론한다.
• 비교 모델링을 통해 오클립틱 삼축형 모델과 프로레이트 모델의 상대적 가능성에 대해 평가한다.
• 은하 형성 및 피드백 메커니즘(내부 초신성과 외부 tidal 상호작용 포함)의 맥락에서 결과를 해석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이전에 주장된 것처럼 UDG는 주로 원통형인가, 아니면 오클립틱 삼축형을 선호하는가?
• RQ2 UDG의 본질적 형상은 항성 질량 또는 빛의 강도에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ3 저redshift UDG의 형상은 은하단 중심 거리에 따라 변하는가? 이는 환경의 영향을 시사하는가?
• RQ4 중간redshift UDG의 형상은 저redshift UDG와 어떻게 다른가? 이는 그들의 기원에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ5 UDG는 일반적인 dE/dSph 은하와 형상과 진화 경로를 공유하는가?

주요 결과

• 데이터는 버크트(2017)의 결론을 뒤집어, 거의 원통형 모델보다 오클립틱 삼축형 모델(C < B ≤ A)을 더 선호한다.
• 저redshift UDG 중 더 밝은 것은 덜 밝은 것보다 체계적으로 두꺼운 경향이 있으며, 이는 조상 은하에서 더 강한 내부 피드백 또는 tidal 상호작용을 시사한다.
• 이 밝기-두께 경향은 일반적인 dE/dSph가 아니라 질량이 큰 은하와 유사하므로, 다른 진화 역사를 지닌다는 것을 시사한다.
• 같은 밝기 범위 내에서, 은하단 중심에 더 가까운 저redshift UDG는 더 두꺼워지며, 이는 tidal 상호작용이 형상 변화의 주요 원인임을 시사한다.
• 중간redshift UDG는 저redshift UDG보다 더 납작한 경향이 있으며, 이는 고redshift UDG의 '디스크 유사 기원'을 지지한다.
• UDG의 본질적 형상은 균일하지 않으며 항성 질량, 환경, 우주적 시간과 유의미하게 연관되어 있으며, 이는 UDG가 dE/dSph 집단의 단순한 연장선이 아니라는 개념에 도전한다.