[論文レビュー] A Revised Velocity for the Globular Cluster GC-98 in the Ultra Diffuse Galaxy NGC1052-DF2

Pieter van Dokkum, Yotam Cohen+10 more|arXiv (Cornell University)|Jun 12, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、ultra-diffuse銀河NGC 1052-DF2内の球状星団GC-98の径速度を、以前報告された1764 km/sから1784 km/sに再評価した。これはLRIS+DEIMOSの組み合わせスペクトルを用いたもので、固有速度分散はσ_intr = 5.6⁺⁵.²₋₃.₈ km/sにまで低下した。再評価された値は星の運動のみと整合的であり、NGC 1052-DF2が極めて暗黒物質が欠乏していること、標準的な星質量–ハロー質量関係から大きく外れているという結論を強化する。

ABSTRACT

We recently published velocity measurements of luminous globular clusters in the galaxy NGC1052-DF2, concluding that it lies far off the canonical stellar mass - halo mass relation. Here we present a revised velocity for one of the globular clusters, GC-98, and a revised velocity dispersion measurement for the galaxy. We find that the intrinsic dispersion $σ=5.6^{+5.2}_{-3.8}$ km/s using Approximate Bayesian Computation, or $σ=7.8^{+5.2}_{-2.2}$ km/s using the likelihood. The expected dispersion from the stars alone is ~7 km/s. Responding to a request from the Editors of ApJ Letters and RNAAS, we also briefly comment on the recent analysis of our measurements by Martin et al. (2018).

研究の動機と目的

• 以前に見過ごされていたLRISスペクトルの発見を受けて、NGC 1052-DF2内の球状星団GC-98の径速度を再評価する。
• 再評価された速度が、NGC 1052-DF2の固有速度分散およびハロー質量制約に与える影響を評価する。
• 更新された運動学的データを踏まえて、銀河の動力学的質量および暗黒物質含量を再評価し、特に星質量–ハロー質量（SMHM）関係からの逸脱について検討する。
• 尤度および近似ベイズ計算（ABC）手法を用いて速度分散推定値を精緻化することで、銀河の暗黒物質含量に関する矛盾する解釈を解消する。
• NGC 1052-DF2が星質量–ハロー質量関係において極端な外れ値であるという結論を強化し、極めて少ない暗黒物質含量を有する。

提案手法

• LRISおよびDEIMOSスペクトログラフの露出時間合計28,800秒を統合し、GC-98の高SN比スペクトルを取得する。
• van Dokkumら（2018a）の手法と同一の手順を用いて径速度を再導出するが、元のDEIMOSフィットに見られる系残留誤差を補正する。
• 近似ベイズ計算（ABC）において、バイウェイト尺度および平均二乗誤差（rms）を要約統計量として用い、パラメトリック尤度形を仮定しない形で固有速度分散を推定する。
• 再評価された速度を用いた尤度に基づく推論により、σ_intrおよびその信頼区間を計算する。
• 導出されたσ_intrを、星の速度分散（σ_stars = 7.0⁺¹.⁶₋₁.³ km/s）およびSMHM関係からの予測値（σ_intr ≈ 35 ± 6 km/s）と比較する。
• 質量-光度比（M/L比）を用いてハロー質量を評価し、SMHM関係の期待値と比較する。この際、質量-光度比の半径依存性を考慮する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 追加のLRISスペクトルの発見を踏まえた場合、NGC 1052-DF2内の球状星団GC-98の真の径速度は何か？
• RQ2 GC-98の再評価された速度は、NGC 1052-DF2における球状星団系の固有速度分散にどのように影響を与えるか？
• RQ3 再評価された分散値は、NGC 1052-DF2が暗黒物質が欠乏しているという仮説をどの程度支持または反証するか？
• RQ4 更新されたσ_intrの制約は、星のみの分散およびSMHM関係の予測とどのように比較されるか？
• RQ5 NGC 1052-DF2のようなultra-diffuse銀河では、M/L比がハロー質量の信頼できる代理指標として機能するか？

主な発見

• GC-98の再評価された径速度はcz = 1784⁺¹⁰₋₁⁰ km/sであり、元の報告値1764⁺¹¹₋₁⁴ km/sから顕著なシフトが生じた。これは元のDEIMOSフィットに見られる系残留誤差に起因する。
• 固有速度分散は90%信頼区間でσ_intr = 5.6⁺⁵.²₋₃.₈ km/sと推定され、尤度に基づく推定値は7.8⁺⁵.²₋₂.² km/sであった。
• 再評価されたσ_intrは、星の速度分散（σ_stars = 7.0⁺¹.⁶₋₁.³ km/s）と整合的であり、暗黒物質による寄与は最小限であることを示唆する。
• R = 7.6 kpcの範囲内でハロー質量はM_halof < 1 × 10⁹ M⊙に制限され、M_halof / M_stars比は1程度にとどまり、SMHM関係の期待値（約300）とは著しく乖離している。
• この銀河はSMHM関係から少なくとも60倍以上下に位置しており、低質量領域における極端な外れ値としての立場が強化される。
• NGC 1052-DF2のM/L比は、強い半径依存性を示すため、ハロー質量の信頼できる代理指標とはならず、8.1未満の値は顕著な暗黒物質含量を示唆しない。