[論文レビュー] Dwarf Galaxies in the Local Group and in the Local Volume

E. K. Grebel|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、局所団および局所ボリュームにおける矮小銀河の進化に関する現在の理解をレビューし、星形成歴、形態的分離、環境的要因に注目する。ハッブル宇宙望遠鏡（HST）および地上望遠鏡の調査を用いて、矮小銀河が明るさ、金属量、表面密度の間で一貫した傾向を示すことが判明した。特に、dSphおよびdEは巨大な主銀河に近接して集中しており、質量と環境がそれらの進化を共同で決定している可能性を示唆している。

ABSTRACT

After summarizing the characteristics of different types of dwarf galaxies I briefly review our current state of knowledge of dwarf galaxy evolution in the Local Group, for which we now have a fairly detailed although by no means comprehensive picture. All Local Group dwarfs studied to date contain an old population, though its fraction varies considerably. The majority of the dwarf companions of the Milky Way shows evidence for a common epoch of ancient star formation. Spatial variations in star formation are frequently observed in many dwarf galaxies in the Local Group and beyond. These spatial variations range from a seemingly stochastic distribution of star-forming regions in gas-rich, high-mass dwarfs to radial gradients in low-mass dwarfs. The global mode of star formation may be either continuous with amplitude variations or episodic. High-mass dwarf galaxies tend to form stars over a Hubble time, whereas low-mass dwarfs eventually cease to form stars, possibly aided by environmental effects. Much less is known about the content and properties of dwarf galaxies in the Local Volume, which we are trying to remedy through a large observational effort. Dwarf galaxies in the Local Volume follow a similar trend with absolute magnitude, mean metallicity, and central surface brightness as the Local Group dwarfs do, and appear to be subject to morphological segregation.

研究の動機と目的

• 局所団における詳細な観測が可能な状況下で、矮小銀河進化に関する現在の知識を統合すること。
• 局所団にとどまらず、矮小銀河の集団がまだ十分に特徴づけられていない広域の局所ボリュームへとその理解を拡張すること。
• 特に巨大銀河に近接する環境が、矮小銀河の形態、星形成、金属量に与える影響を調査すること。
• さまざまな銀河的環境において、金属量–表面密度–明るさ関係といったグローバル関係が成立するかを検証すること。
• 矮小銀河の全貌把握の完全性を評価し、低明るさまたは低表面密度のシステムが見逃されている可能性を検討すること。

提案手法

• 上部赤色巨星分支の光度測定を目的としたHST WFPC2スナップショット調査を用いて、距離および星形成歴を導出する。
• HSTデータと地上観測データを統合し、表面光度測定、スペクトル的元素比、径方向速度を取得する。
• 正確な距離測定のために、赤色巨星の先端（TRGB）法を適用する。
• 色mag図を用いて、光度的金属量を推定し、星形成歴を推察する。
• 観測された投影距離を再投影して、銀河群内における矮小銀河の三次元空間的分布を研究する。
• dSph、dE、dIrrの空間的分布を巨大銀河に対して比較することで、形態–密度関係を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所団の矮小銀河の主な星形成歴は何か。また、質量や環境によってどのように変化するか。
• RQ2 局所ボリュームの矮小銀河は、明るさ、金属量、表面密度の面で局所団のものとどの程度類似しているか。
• RQ3 特にdSphおよびdEの空間的分布は、巨大主銀河への近接といった環境的要因をどのように反映しているか。
• RQ4 矮小銀河における金属量–表面密度–明るさ関係の性質は何か。また、さまざまな銀河群においてその頑健性はどの程度か。
• RQ5 低質量矮小銀河における星形成の停止を支配するメカニズムは何か。また、潮汐的剥がしやランプ圧力といった環境的プロセスはどの程度寄与しているか。

主な発見

• 現在までに調査された局所団のすべての矮小銀河に、古くはるかに古い星形成の痕跡を持つ古い星族が存在し、多くの場合、共通の古代の星形成期の証拠が見られる。
• 星形成の空間的変動は一般的であり、ガスを多く含む矮小銀河ではランダムな領域、低質量系では半径方向の勾配が見られる。全体的なモードとしては、振幅の変動を伴う連続的形成または断続的形成が観測される。
• 高質量の矮小銀河はハッブル時間にわたり星形成を続ける傾向にあり、一方低質量の矮小銀河は環境的要因によって星形成が停止している可能性がある。
• 局所ボリュームの矮小銀河は、局所団のものと同様に、絶対等級、平均金属量、中心表面密度の傾向を示しており、形態的分離が確認された。
• 局所団の大多数の矮小銀河はdSphおよびdEであり、それらは最近の巨大銀河（例：ミルキーウェイ、M31、M81）に明確に集中している。これは形態–密度関係を支持する。
• 散らばりは見られるが、平均金属量、絶対等級、中心表面密度の間には正の相関が見られ、これは質量と統合的性質との間の根本的な関連を示唆している。