[논문 리뷰] Stellar Population Gradients in Bulges along the Hubble Sequence: II. Relations with Galaxy Properties

P. Jablonka, J. Gorgas외 1명|ArXiv.org|2007. 07. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 37인용 수 24

한 줄 요약

이 연구는 허블 시퀀스의 S0에서 Sc까지의 스팩트럼형을 가진 나선은하 32개의 부두에서 공간 해상도가 높은 분광학을 이용해 별 인구의 반경 방향 기울기를 분석하여, 외부 부두 영역에서 더 어린 별, 더 낮은 금속성, 더 높은 [α/Fe] 인구가 있음을 밝혀냈다. 주요 발견은 금속성 기울기([Fe/H])가 연령 기울기보다 2–3배 더 급격한 것으로, 속도 분산이 기울기 분산의 축적을 이끌어내어 타원은하와 유사한 외부에서부터 형성되는 시나리오를 지지한다.

ABSTRACT

We present the analysis of the radial gradients of stellar absorption lines in a sample of 32 bulges of edge-on spiral galaxies, spanning nearly the full Hubble sequence (from S0 to Sc types), and a large range of velocity dispersion (from about 60 to 300 km/s). Different diagnostics such as index-index, gradient-gradient diagrams, and simple stellar population models are used to tackle the origin of the variation of the bulge stellar population. We find that the vast majority of bulges show older age, lower metallicity and higher [alpha/Fe] in their outer regions than in their central parts. The radial gradients in [Fe/H] are 2 to 3 times larger than in Log(age). The relation between gradient and bulge velocity dispersion is interpreted as a gradual build up of the gradient mean values and their dispersions from high to low velocity dispersion, rather than a pure correlation. The bulge effective radii and the Hubble type of the parent galaxies seem to play a more minor role in causing the observed spatial distributions. At a given velocity dispersion, bulges and ellipticals share common properties.

연구 동기 및 목표

• 모든 허블 시퀀스를 포함하는 편측 나선은하 부두의 별 인구 기울기(연령, 금속성, [α/Fe])를 반경 방향으로 조사한다.
• 부두 특성에 영향을 주는 주요 요인이 속도 분산, 허블 유형, 또는 유효 반경 중 무엇인지 규명한다.
• 디스크 오염과 바 구조가 부두 형성 및 진화에 미치는 영향을 평가한다.
• 타원은하와의 부두 별 인구 경향을 비교하여 형성 시나리오의 유사성을 평가한다.
• 단순 별 인구 모델(SSP)을 사용하여 관측된 기울기를 설명하는 데 있어 순차적 진화 또는 융합 유도 과정 중 어느 것이 더 적합한지 시험한다.

제안 방법

• S0에서 Sc까지의 허블 유형을 가진 32개의 편측 나선은하 부두에서 깊고 공간 해상도가 높은 분광학 데이터를 확보하였다.
• 디스크 오염을 피하기 위해 부두의 수직축을 沿해 별 흠새 흡수 선 인덱스의 반경 변화를 측정하였다.
• 연령, 금속성, [α/Fe] 기울기 간의 상관관계를 분석하기 위해 인덱스-인덱스도 및 기울기-기울기 도를 사용하였다.
• 선 인덱스를 물리적 별 인구 파rameter(연령, [Fe/H], [α/Fe])로 변환하기 위해 단순 별 인구(SSP) 모델을 적용하였다.
• 관측된 기울기를 부두의 속도 분산, 유효 반경, 허블 유형과 관련지어 주요 결정 요인을 규명하였다.
• 유사한 속도 분산 조건에서 타원은하와 결과를 비교하여 형성 시나리오의 유사성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 부두 별 인구는 연령, 금속성, [α/Fe]에 대해 반경 기울기를 보이며, 이는 허블 시퀀스 전반에서 어떻게 변화하는가?
• RQ2 부두의 속도 분산이 별 인구 기울기 분산의 주요 원인인가, 아니면 허블 유형과 유효 반경이 중요한 역할을 하는가?
• RQ3 유사한 속도 분산 조건에서 관측된 기울기는 타원은하의 기울기와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 바와 디스크 오염이 부두에서 관측된 별 인구 기울기에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ5 관측된 기울기의 크기와 경향은 부두의 형성 역사를 외부에서부터 형성되는 것인지, 내부에서부터 형성되는 것인지에 대해 무엇을 암시하는가?

주요 결과

• 대부분의 부두에서 중심보다 외부 영역에서 더 어린 연령, 더 낮은 금속성, 더 높은 [α/Fe]를 보였다.
• 반경 방향 [Fe/H] 기울기는 연령 기울기보다 2~3배 더 급격했으며, 중심에서 유효 반경까지 [Fe/H]는 0.4 dex 감소(σ = 0.3 dex), 반면 연령은 약 1.5 Gyr 증가(σ = 1.3 Gyr)하였다.
• 기울기와 속도 분산 간의 관계는 단순한 상관관계가 아니라, 고속도에서 저속도로 이르는 동안 평균 기울기 값과 그 분산이 점진적으로 축적되는 양상을 보였다.
• 허블 유형과 부두 유효 반경은 기울기 형성에 미치는 영향이 미미한 반면, 속도 분산이 주요 매개변수였다.
• 유사한 속도 분산 조건에서 부두와 타원은하는 공통된 별 인구 특성을 보이며, 유사한 형성 메커니즘이 존재함을 시사한다.
• 두 개의 은하만이 뒤집힌 연령 기울기의 명백한 증거를 보였으며, [α/Fe] 기울기는 ≈0.1 dex로 모든 부두에서 작고 거의 일정하였다.