[論文レビュー] Bar pattern speeds in CALIFA galaxies II. The case of weakly barred galaxies

Virginia Cuomo, J. A. L. Aguerri+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 85被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、CALIFAの総合的フレーム分光法とSDSSの画像を用いて、29個の近くに位置する弱いバリューディスクリート銀河のバリーパターン速度を測定した。その結果、弱いバリは通常、高速回転し、短く、内側ディスク領域に位置し、強いバリよりも角運動量の交換が少ないことがわかった。これらの結果は、バルジの顕著さや潮汐的相互作用によるバリの弱体化という仮説を疑問視しており、弱いバリは顕著な角運動量移動を経ていない動的進化系である可能性を示唆している。

ABSTRACT

We aim at investigating the formation process of weak bars by measuring their properties in a sample of 29 nearby SAB galaxies, spanning a wide range of morphological types and luminosities. The sample galaxies were selected to have an intermediate inclination, a bar at an intermediate angle between the disc minor and major axes, and an undisturbed morphology and kinematics to allow the direct measurement of the bar pattern speed. Combining our analysis with previous studies, we compared the properties of weak and strong bars. We measured the bar radius and strength from the r-band images available in SDSS and bar pattern speed and corotation radius from the stellar kinematics obtained by CALIFA. We derived the bar rotation rate as the ratio between the corotation and bar radii. Thirteen out of 29 galaxies, which were morphologically classified as SABs from a visual inspection, do not actually host a bar component or their central elongated component is not in rigid rotation. We successfully derived the bar pattern speed in 16 objects. Two of them host an ultrafast bar. Using the bar strength to differentiate weak and strong bars, we found that the SABs host shorter bars with smaller corotation radii than their strongly barred counterparts. Weak and strong bars have similar bar pattern speeds and rotation rates, which are all consistent with being fast. We did not observe any difference between the bulge prominence in SAB and SB galaxies, whereas nearly all the weak bars reside in the disc inner parts, contrary to strong bars. We ruled out that the bar weakening is only related to the bulge prominence and that the formation of weak bars is triggered by the tidal interaction with a companion. Our observational results suggest that weak bars may be evolved systems exchanging less angular momentum with other galactic components than strong bars.

研究の動機と目的

• 近傍銀河の代表的サンプルにおいて、弱いバリの形成メカニズムを、パターン速度と構造的性質を測定することで調査すること。
• 弱いバリがバルジの顕著さや同伴銀河との潮汐的相互作用によるバリの弱体化によって生じるのかを特定すること。
• バリ強度、パターン速度、回転速度、およびコリレーション半径に注目して、弱いバリと強いバリの動的性質を比較すること。
• 弱いバリが強いバリと比較して角運動量交換が少ない動的進化系であるかどうかを評価すること。
• ディスクスケール長とバルジ構造が、弱いバリ銀河と強いバリ銀河を区別する上で果たす役割を検討すること。

提案手法

• CALIFA調査から、中程度の傾き、中程度のバリ位置角、および乱れのない形態を示す29個の弱いバリ銀河を選定した。
• 視認的および光度的解析を用いて、rバンドのSDSS画像からバリ半径と強度を測定した。
• CALIFAの積分フィールド分光法を用いた星の運動学的解析から、バリパターン速度とコリレーション半径を導出した。
• コリレーション半径とバリ半径の比（R_cr / R_bar）を用いてバリの回転速度を算出し、1.0 ≤ R_cr/R_bar ≤ 1.4 が高速（fast）、R_cr/R_bar > 1.4 が低速（slow）、R_cr/R_bar < 1.0 が超高速（ultrafast）に分類した。
• 弱いバリ銀河（SAB）と強いバリ銀河（SB）の間で、バリの性質（パターン速度、強度、サイズ、回転速度）を比較した。
• ディスクスケール長（R_bar/h, R_cr/h）とバルジのSérsic指数（n）に応じたバリの位置の依存性を分析し、構造的および動的差異を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弱いバリ銀河は、強いバリ銀河と比較して顕著に異なるパターン速度を持つのか？
• RQ2 弱いバリ銀河におけるバリの弱体化機構は、バルジの顕著さか、同伴銀河との潮汐的相互作用に起因するのか？
• RQ3 バリの回転速度（R_cr/R_bar）は弱いバリと強いバリでどのように異なるのか？ これはその動的進化に何を示唆するのか？
• RQ4 弱いバリは内側ディスク領域に位置しており、強いバリと比較して角運動量交換が少ないという相関があるのか？
• RQ5 弱いバリ銀河において、バリ強度、コリレーション半径、ディスクスケール長の関係は何か？

主な発見

• 29個の弱いバリ銀河のうち13個（45％）は、真のバリを有しない、または中心の延長構造に剛体的回転がないことが判明し、形態的分類だけでは不十分であることが示された。
• 弱いバリ銀河におけるバリパターン速度は、高速バリと一致しており、2個の銀河が超高速バリ（R_cr/R_bar < 1.0）を有していた。これは強いバリと同様の傾向である。
• 弱いバリは強いバリよりも短く、コリレーション半径も小さいが、両者ともパターン速度と回転速度に顕著な差がなかった。
• 弱いバリは主に内側ディスク領域に位置しており、ほぼすべてのケースでR_bar/h および R_cr/h < 1.5 であった。一方、強いバリは1.5を超える範囲に広く分布しているのと対照的であった。
• 弱いバリ銀河と強いバリ銀河との間でバルジの顕著さ（Sérsic指数nで測定）に顕著な差は認められず、バルジの顕著さがバリの弱体化の主因である可能性は否定された。
• 低速バリの欠如と、弱いバリと強いバリの間で類似したパターン速度の存在は、弱いバリが初期進化段階にあるのではなく、他の銀河的構成要素と角運動量をあまり交換していない進化済み系である可能性を示唆している。