[論文レビュー] 3D spectroscopy with VLT/GIRAFFE - II: Are Luminous Compact Galaxies merger remnants ?

M. Puech, F. Hammer+3 more|ArXiv.org|Mar 21, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 41被引用数 37

ひとこと要約

本研究では、VLT/GIRAFFEを用いた3次元分光法を用いて、z=0.4–0.75の17個の明るいコンpakな銀河（LCGs）の運動学的性質を分析した。その結果、回転速度場を示すのはわずか18%にとどまり、残りの多くは複雑な運動学的性質を示した。これらの結果は、LCGsが合体起源であることを支持しており、半数が非平衡的または速度分散による支持を受ける可能性があると考えられ、大規模なスパイラル銀河におけるディスク再形成の前段階を示す「スパイラル再構築シナリオ」に強く根拠を与える。

ABSTRACT

Luminous Compact Galaxies are enigmatic sources by many aspects. They can reach the luminosity of the Milky Way within a radius of only a few kpc. They also represent one of the most rapidly evolving populations of galaxies since they represent up to 1/5 of the luminous galaxies at redshift z= 0.7 while being almost absent in the local Universe. The measurement of their dynamics is crucial to our understanding of LCGs since this has the potential of telling us which physical process(es) that drives them, and ultimately to link them to the existing present-day galaxies. Here we derive the 3 dimensional velocity fields and velocity dispersion (sigma) maps of 17 Luminous Compact Galaxies selected from the Canada France Redshift Survey and the Hubble Deep Field South with redshifts ranging from z=0.4 to z=0.75. We find that only 18% of them show rotational velocity fields typical of rotating disks, the others showing more complex kinematics. Assuming that LCGs are not too far from equilibrium, about half of LCGs then appear to be either non-relaxed objects, or objects that are not supported by velocity dispersion alone. This supports the view that an important fraction of LCGs are probably mergers. It brings additional support to the ``spiral rebuilding scenario'' in which LCGs correspond to a previous or post-merger phase before the disk re-building.

研究の動機と目的

• 3次元分光法を用いて、赤方偏移z=0.4–0.75の高赤方偏移における明るいコンパクト銀河（LCGs）の力学的性質を特定すること。
• LCGsが力学的平衡状態にあり、その運動学的性質が回転による支持か速度分散による支持かを評価すること。
• LCGsが合体の残骸であるという仮説を、速度場と速度分散マップの分析によって検証すること。
• 主に大規模スパイラル銀河のディスク再形成の前段階を示す「スパイラル再構築シナリオ」の妥当性を評価すること。

提案手法

• 17個のLCGの空間的分解能のある速度場および速度分散（σ）マップを取得するために、VLTのGIRAFFE装置を用いた3次元分光法を実施した。
• サンプルはカナダ＝フランス赤方偏移調査およびハッブル深宇宙フィールド南から抽出され、明るくコンパクトで星形成活発な銀河を代表するように選ばれた。
• 運動学的マップは[OII]発光線から導出され、分光分解能は約10,000であり、速度勾配や分散ピークの検出が可能であった。
• 銀河の力学的性質は、近似的に平衡状態にあると仮定して解釈され、観測された運動学的性質を回転ディスクや速度分散による支持系の期待値と比較した。
• スリット分光法のシミュレーションを用いて、単一位置角のデータのみを用いる場合、複雑なLCGが誤って速度分散支持と分類されるリスクを示した。
• 観測された運動学的複雑性を解釈するため、流体力学的シミュレーション（例：Coxら）および合体モデルと理論的比較が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LCGの運動学的性質は、合体起源を支持するものか、それとも単純な孤立ディスク系と整合的か？
• RQ2 LCGは回転による支持と速度分散による支持のどちらに依存しているか。これはその力学的状態にどのような含意をもたらすか？
• RQ3 観測された速度場は、主に合体を伴うスパイラル再構築シナリオの予測とどのように一致するか？
• RQ4 スリット分光法はLCGの真の運動学的性質を信頼性高く特徴づけられるか、それとも3次元分光法が誤解を避けるために不可欠か？
• RQ5 LCGのうち何パーセントが、進行中または最近の相互作用の兆候を示しており、それらはそのコンパクトな形態とどのように関連しているか？

主な発見

• 調査された17個のLCGのうち、わずか18%の銀河が回転ディスクに一致する速度場を示しており、残りの多くは単純な回転系ではないことを示唆している。
• 残りの82%は複雑な運動学的性質を示し、明確な回転対称性がなく、非平衡的または非回転的サポートである可能性がある。
• 約半数のLCGは非平衡的または速度分散による支持を受けるように見え、合体後の段階にあると考えられる。
• 観測された運動学的複雑性は単純な孤立ディスク進化とは整合せず、主に合体の残骸であると予想される性質と一致する。
• シミュレーションにより、スリット分光法では少なくとも2つの銀河（CFRS03.0645およびCFRS03.0508）が誤って速度分散支持と分類される可能性があることが示され、3次元分光法の必要性が強調された。
• 結果として、LCGが主に合体後に発生する一時的段階であり、大規模スパイラル銀河のディスク再形成の前段階を示す「スパイラル再構築シナリオ」を強く支持する。