[논문 리뷰] Origin of the colour-magnitude relation of elliptical galaxies

Tadayuki Kodama, N. Arimoto|arXiv (Cornell University)|1996. 09. 24.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 1인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 코마 은하단 데이터에 캘리브레이션된 진화적 별집합 모델을 사용하여 타원은하에서의 색-등급(VM) 관계의 기원을 조사한다. 먼 은하단(Abell 2390 및 Abell 851)에서의 모델 예측과 관측 결과를 비교함으로써, VM 관계는 주로 연령의 변화보다는 별의 금속성 차이에 의해 주로 결정됨을 결론내리며, 이 결과는 모델 및 우주론적 파라미터에 대해 매우 강건하다.

ABSTRACT

Evolutionary models of elliptical galaxies are constructed by using a new population synthesis code. Model parameters are calibrated to reproduce the observed colour-magnitude (CM) relation of Coma ellipticals in $V-K$ vs. $M_{V}$ diagram. The SEDs are degenerated in stellar age and metallicity. An attempt is performed to break this degeneracy, by simulating evolution of the CM relation of elliptical galaxies, based on the two alternative interpretations; i.e., the CM relation reflects different mean stellar age or various stellar metallicity. A confrontation with the CM diagrams of E/S0 galaxies in the two distant clusters Abell 2390 ($z=0.228$) and Abell 851 ($z=0.407$) reinsures previous contentions that the CM relation is primarily a metallicity effect. This conclusion does not depend either on the model parameters, or on the cosmological parameters adopted.

연구 동기 및 목표

• 타원은하의 색-등급(CM) 관계가 별의 연령 차이인지 금속성 차이인지에 기인하는지 규명하는 것.
• 고적색도 은하단에서의 CM 관계의 진화를 시뮬레이션하여 그 기원의 강건성을 시험하는 것.
• 고적색도 은하단의 관측 자료를 이용해 스펙트럼에너지분포(SED)에서의 연령-금속성 디제너레이시를 해소하는 것.
• z=0.228 및 z=0.407 은하단의 독립적 자료를 사용하여 CM 관계가 금속성 효과로 해석되는지 검증하는 것.
• 우주론적 파라미터나 모델 가정이 CM 관계의 주요 원인에 대한 결론에 영향을 미치는지 평가하는 것.

제안 방법

• 타원은하의 통합광을 시뮬레이션하기 위해 새로운 코드를 사용하여 진화적 별집합 모델을 구축하는 것.
• 코마 은하단에서 관측된 V-K 대 MV CM 관계를 재현하기 위해 모델 파라미터를 캘리브레이션하는 것.
• 두 경쟁적 해석인 평균 별 연령의 변화 또는 금속성의 변화에 따라 CM 관계의 진화를 시뮬레이션하는 것.
• Abell 2390(z=0.228) 및 Abell 851(z=0.407)의 E/S0 은하에서의 관측된 CM 다이어그램과 모델 예측을 비교하는 것.
• 관측 결과와 모델의 일치성을 평가하여, CM 관계를 가장 잘 설명하는 요소가 연령인지 금속성인지 판단하는 것.
• 모델 파라미터와 우주론적 가정을 변화시켜 결론의 강건성을 시험하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 타원은하의 색-등급 관계는 주로 별의 연령 차이인지 금속성 차이인지 반영하는가?
• RQ2 고적색도 은하단에서 관측된 CM 관계의 진화는 연령과 금속성을 주요 원인으로 삼을 수 있는가?
• RQ3 금속성이 CM 관계를 주도한다는 결론이 모델 파라미터와 우주론적 가정의 변화에 대해 강건한가?
• RQ4 고적색도 은하단 자료를 사용하여 SED에서의 연령-금속성 디제너레이션을 어느 정도 해소할 수 있는가?
• RQ5 진화 모델이 먼 은하단의 E/S0 은하에서 관측된 CM 다이어그램을 얼마나 잘 재현하는가?

주요 결과

• 타원은하의 색-등급 관계는 주로 평균 별 연령의 차이보다는 별의 금속성 변화에 의해 주로 결정된다.
• z=0.228 및 z=0.407에서 각각 관측된 Abell 2390 및 Abell 851의 E/S0 은하 자료는 연령 해석보다는 금속성 해석을 지지한다.
• 모델 시뮬레이션에 사용된 특정 모델 파라미터에 관계없이 금속성이 CM 관계를 지배한다는 결론은 유지된다.
• 모델에 채택된 우주론적 파라미터에 관계없이 결과는 독립적이다.
• 고적색도 은하단 자료와 모델 예측을 비교함으로써 SED에서의 연령-금속성 디제너레이션이 효과적으로 해소된다.
• 진화 모델은 코마 은하단의 관측된 CM 관계와 먼 은하단에서의 진화를 성공적으로 재현하며, 금속성 기원을 확인한다.