[논문 리뷰] Structural properties of disk galaxies I. The intrinsic ellipticity of bulges

J. Méndez‐Abreu, J. A. L. Aguerri외 2명|arXiv (Cornell University)|2007. 10. 29.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 두 미크론 전체천구조사(2MASS)의 J-대역 이미지에 대해 새로운 2차원 광도 분해 알고리즘(GASP2D)을 사용하여 148개의 난류가 없는 S0–Sb은하의 부두의 고유한 등축 타원도를 측정한다. 그 결과, 약 80%의 부두가 타원체가 아니며, 평균 등축 비율 ⟨B/A⟩ = 0.85를 보이며, 이는 빠른 비가역적 붕괴가 아닌 융합 또는 장기적 순환진화에 의해 형성되었을 가능성이 있음을 시사한다.

ABSTRACT

(Abridged) A variety of formation scenarios was proposed to explain the diversity of properties observed in bulges. Studying their intrinsic shape can help in constraining the dominant mechanism at the epochs of their assembly. The structural parameters of a magnitude-limited sample of 148 unbarred S0--Sb galaxies were derived in order to study the correlations between bulges and disks as well as the probability distribution function (PDF) of the intrinsic equatorial ellipticity of bulges. It is presented a new fitting algorithm (GASP2D) to perform the two-dimensional photometric decomposition of galaxy surface-brightness distribution. This was assumed to be the sum of the contribution of a bulge and disk component characterized by elliptical and concentric isophotes with constant (but possibly different) ellipticity and position angles. Bulge and disk parameters of the sample galaxies were derived from the J-band images which were available in the Two Micron All Sky Survey. The PDF of the equatorial ellipticity of the bulges was derived from the distribution of the observed ellipticities of bulges and misalignments between bulges and disks. Strong correlations between the bulge and disk parameters were found. About 80% of bulges in unbarred lenticular and early-to-intermediate spiral galaxies are not oblate but triaxial ellipsoids. Their mean axial ratio in the equatorial plane is <b> = 0.85. There is not significant dependence of their PDF on morphology, light concentration, and luminosity. The interplay between bulge and disk parameters favors scenarios in which bulges assembled from mergers and/or grew over long times through disk secular evolution. But all these mechanisms have to be tested against the derived distribution of bulge intrinsic ellipticities.</b>

연구 동기 및 목표

• 부두의 고유한 3차원 형상 측정을 통해 은하 부두의 주요 형성 메커니즘을 규명하기 위해.
• 부두 형태, 등급, 또는 농도가 고유 타원도와 상관이 있는지 조사하기 위해.
• 잠재적 핵부 바의 존재가 유도된 고유 형상 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 관측된 부두와 디스크 매개변수 간의 상관관계가 순환진화를 지지하는지, 혹은 융합 유도 형성 메커니즘을 지지하는지 테스트하기 위해.
• 관측된 타원도와 부두-디스크 기울기 분포를 기반으로 고유 등축 타원도의 확률 밀도 함수(PDF)를 유도하기 위해.

제안 방법

• Sérsic 부두와 등급이 일정한 지수 디스크의 합으로 은하 표면 밝기 밀도를 피팅하기 위한 새로운 2차원 광도 분해 알고리즘인 GASP2D를 개발하였다.
• 148개의 난류가 없는 S0–Sb 은하의 밝기 한계 샘플에 대해 두 미크론 전체천구조사(2MASS)의 J-대역 이미지에 GASP2D를 적용하였다.
• 부두 및 디스크의 유효 반경, Sérsic 지수, 스케일 길이, 타원도, 위치각 등의 구조적 매개변수를 신뢰성 있게 추정하기 위해 강력한 Levenberg–Marquardt 최적화 알고리즘을 사용하였다.
• 부두-디스크 기울기 각도 분포를 사용하여 관측된 타원도를 역각도화함으로써 고유 등축 타원도의 확률 밀도 함수(PDF)를 도출하였다.
• 핵부 바의 영향을 시뮬레이션하여 결과의 강인성을 테스트하였으며, 핵부 바 비율을 30%와 100%로 가정하였다.
• 고유 부두 특성과 계층적 융합 및 순환진화의 수치 시뮬레이션 예측을 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 난류가 없는 S0–Sb 은하의 부두 고유 등축 타원도 분포는 무엇이며, 이는 형성 메커니즘을 어떻게 제약하는가?
• RQ2 관측된 부두와 디스크 매개변수 간의 상관관계는 순환진화 또는 융합 유도 형성과 일치하는가?
• RQ3 핵부 바의 존재가 부두의 유도된 고유 형상에 상당한 영향을 미치는가?
• RQ4 부두의 고유 타원도는 은하 형상, 등급, 또는 빛 농도에 의존하는가?
• RQ5 관측된 부두 특성은 계층적 융합 및 디스크 순환진화의 시뮬레이션 예측과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 난류가 없는 렌티큘라 및 초기-중기 스팼 은하의 약 80% 부두는 타원체가 아니며, 삼축형임을 시사한다. 이는 축대칭 구형체가 아님을 의미한다.
• 부두의 평균 등축 비율은 ⟨B/A⟩ = 0.85이며, 이는 평균 고유 타원도 ⟨E⟩ = 0.15에 해당한다.
• 고유 등축 타원도의 확률 밀도 함수(PDF)는 은하 형상, 등급, 또는 빛 농도에 대해 유의미한 의존성이 없음을 보였다.
• 핵부 바를 포함한 30%의 비율을 고려한 결과, 유도된 PDF는 여전히 일관되며, 핵부 바가 고유 형상 측정에 편향을 주지 않음을 시사한다.
• 부두는 타원은하와 동일한 기본 평면(FJ), PP 관계를 따르며, 이는 공통된 형성 메커니즘을 지지한다.
• 디스크 스케일 길이와 부두 유효 반경, 중심 속도 분산 간의 강한 상관관계는 공진화 과정을 지지하며, 이는 순환진화 또는 융합 유도 성장과 일치한다.