[논문 리뷰] The Formation and Evolution of Disk Galaxies

Shude Mao, H. J. Mo외 1명|arXiv (Cornell University)|1998. 09. 28.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 디스크은하의 계층적 구조 형성 모델을 제시하며, 국소 관측 결과를 성공적으로 재현하고 적색편이 z~1까지 확장한다. z~3에서의 Lyman-break 은하를 가장 질량이 큰 흑색우주망원에 연결하고, 경험적 성간별 형성 법칙을 적용함으로써 관측된 크기, 운동성 및 군집 성향을 설명하며, 고적색편이 디스크은하 진화에 대해 통합적인 프레임워크를 제공한다.

ABSTRACT

We review some of our recent progress in modelling the formation of disk galaxies in the framework of hierarchical structure formation. Our model is not only consistent with the local observations, but also provides a good description of disk evolution out to redshift z~1. We use this model to interpret recent observational results on Lyman-break galaxies (LBGs) at z~3. Assuming that these galaxies are associated with the most massive halos and adopting an empirical law for their star formation rates, we find that many properties of the LBG population, including their correlations, sizes and kinematics can be accommodated in the model.

연구 동기 및 목표

• 계층적 구조 형성 프레임워크 내에서 자율적인 디스크은하 형성 모델을 개발하기 위해.
• 국소 디스크은하의 관측된 성질을 이론적 예측과 조율하기 위해.
• 모델을 고적색편이(z~1)로 확장하고 z~3에서의 최신 Lyman-break 은하 관측 결과를 해석하기 위해.
• z~3에서 가장 질량이 큰 암흑물질 망원이 관측된 LBG 특성과 일치하는 은하를 수용할 수 있는지 테스트하기 위해.
• 모델이 LBG의 크기, 운동성 및 군집성과 같은 주요 관측 진단법을 얼마나 잘 재현할 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 암흑물질 망원이 융합과 유입을 통해 성장하는 계층적 구조 형성 프레임워크를 채택하기 위해.
• 고적색편이(z~3)에서 가장 질량이 큰 망원과 디스크은하 형성을 연결하여, LBG의 조상로 간주하기 위해.
• 망원 질량과 적색편이의 함수로 성간별 형성률(SFR) 법칙을 경험적으로 적용하기 위해.
• N체 및 반분석 기법을 사용하여 암흑물질 망원 내에서 은하 진화를 시뮬레이션하기 위해.
• 모델 예측을 LBG의 크기, 운동성 및 공간 군집성에 대한 관측 데이터와 비교하기 위해.
• 모델을 국소 은하 성질을 사용하여 캘리브레이션하여 우주 시간 전반에 걸친 일관성을 확보하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 계층적 디스크은하 형성 모델이 국소 디스크은하의 관측된 성질을 재현할 수 있는가?
• RQ2 모델이 적색편이 z~1까지 디스크은하 진화를 얼마나 잘 묘사하는가?
• RQ3 z~3에서의 Lyman-break 은하는 모델에서 가장 질량이 큰 망원에 의해 수용된 것으로 일관하는가?
• RQ4 경험적 성간별 형성 법칙이 LBG의 관측된 크기와 운동성을 재현할 수 있는가?
• RQ5 이 모델에서 예측하는 LBG의 군집 성향은 무엇이며, 관측 결과와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 모델은 은하의 질량과 크기 분포를 포함하여 국소 디스크은하의 관측된 성질을 성공적으로 재현한다.
• 모델은 적색편이 z~1까지의 디스크은하 진화를 잘 묘사하며 관측 경향과 일치한다.
• z~3에서의 Lyman-break 은하는 모델에서 가장 질량이 큰 암흑물질 망원에 의해 수용되는 시스템으로 잘 맞는다.
• 모델은 관측 데이터와 일치하는 LBG의 크기와 운동성을 예측하여 질량이 큰 망원과의 연관성을 뒷받침한다.
• 모델이 예측하는 LBG의 군집 성향은 관측된 공간 군집 패턴과 일치한다.
• 질량이 큰 망원에 적용된 경험적 성간별 형성 법칙이 LBG 전체 인구 성질을 성공적으로 재현한다.