[논문 리뷰] Evolution along the sequence of S0 Hubble types induced by dry minor mergers. II - Bulge-disk coupling in the photometric relations through merger-induced internal secular evolution

M. C. Eliche‐Moral, A. César González‐García외 5명|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|2013. 02. 06.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 122인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 건조한 미소 및 중간 크기의 융합이 S0은하에서 내부의 장기적 진화를 어떻게 이끌어내는지 조사한다. 이 과정에서 광학적 척도관계에서 부울지-디스크 결합을 유지하거나 강화한다. 시뮬레이션 결과, 날개나 열역학적 과정이 없더라도 융합은 부울지의 급격한 성장을 유도하며, 부울지와 디스크 성분 간의 밀접한 상관관계를 유지한다. 이는 바의 형성이나 소산 과정이 필요하지 않음에도 불구하고 S0의 강한 구조적 결합을 고려할 때 융합이 S0의 타당한 진화 경로임을 시사한다.

ABSTRACT

Galaxy mergers are considered as questionable mechanisms for the evolution of lenticular galaxies (S0's), on the basis that even minor ones induce structural changes that are difficult to reconcile with the strong bulge-disk coupling observed in the photometric scaling relations of S0's. We check if the evolution induced onto S0's by dry intermediate and minor mergers can reproduce their photometric scaling relations, analysing the bulge-disk decompositions of the merger simulations presented in Eliche-Moral et al. (2012). The mergers induce an evolution in the photometric planes compatible with the data of S0's, even in those ones indicating a strong bulge-disk coupling. The mergers drive the formation of the observed photometric relation in some cases, whereas they induce a slight dispersion compatible with data in others. Therefore, this evolutionary mechanism tends to preserve these scaling relations. In those photometric planes where the morphological types segregate, the mergers always induce evolution towards the region populated by S0's. The structural coupling of the bulge and the disk is preserved or reinforced because the mergers trigger internal secular processes in the primary disk that induce significant bulge growth, even although these models do not induce bars. Intermediate and minor mergers can thus be considered as plausible mechanisms for the evolution of S0's attending to their photometric scaling relations, as they can preserve and even strengthen any pre-existing structural bulge-disk coupling, triggering significant internal secular evolution (even in the absence of bars or dissipational effects). This means that it may be difficult to isolate the effects of pure internal secular evolution from those of the merger-driven one in present-day early-type disks (abridged).

연구 동기 및 목표

• 건조한 미소 및 중간 크기 융합이 관측된 S0 은하의 광학적 척도관계를 재현할 수 있는지 평가하기 위해.
• 융합에 의해 유도되는 내부 장기적 과정이 S0에서 부울지-디스크 결합에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 융합이 관측된 S0 광학적 척도관계에서 관찰되는 강력한 구조적 결합을 유지하거나 강화할 수 있는지 규명하기 위해.
• 질량 비율, 근점 거리, 스핀-오비트 결합 등의 융합 매개변수들이 결과적인 구조적 진화에 미치는 영향을 검토하기 위해.
• 바 형성이나 소산 과정이 필요 없이 융합에 의해 유도되는 진화가 S0에서 관측된 부울지와 디스크 성분 간의 밀접한 상관관계를 설명할 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• S0 은하에 대한 건조한 중간 및 미소 융합의 N-체 비충격 시뮬레이션을 사용하여 구조적 진화를 모델링하였다.
• 시뮬레이션된 은하에 부울지-디스크 분해를 적용하여 효율적 표면 빛 밝기, 스케일 길이, Sersic 지수, 등등의 광학적 매개변수를 추출하였다.
• 시뮬레이션 결과를 관측 데이터와 비교하기 위해 광학적 평면(예: 기본 평면, Faber-Jackson 관계)을 분석하였다.
• 질량 비율(M6, M9, M18), 궤도 유형(긴 근점과 짧은 근점), 위성 구조(디스크형 또는 구형)를 변화시켜 시뮬레이션을 실행하였다.
• K-대역에서 표면 밀도 프로파일을 표면 빛 밝기 프로파일로 변환하기 위해 질량-광도 비율 M/L_K = 1을 가정하였다.
• 직접 관측 결과와의 비교를 위해 결과를 은하수(부울지/디스크 비율 B/D = 0.5) 및 NGC 253(부울지/디스크 비율 B/D = 0.08)에 스케일링하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 건조한 미소 및 중간 크기 융합이 S0 은하에서 관측된 광학적 척도관계를 재현할 수 있는가?
• RQ2 융합은 S0에서 관측된 부울지-디스크 결합을 어느 정도 유지하거나 강화하는가?
• RQ3 질량 비율, 근점 거리, 스핀-오비트 결합 등의 다양한 융합 매개변수가 S0의 구조적 진화에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 바 형성이나 소산 효과 없이도 융합에 의해 유도되는 내부 장기적 과정이 부울지의 급격한 성장을 이끌 수 있는가?
• RQ5 관측된 S0 광학적 척도관계의 밀접한 상관관계는 융합에 의한 진화만으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 건조한 미소 및 중간 크기 융합은 관측된 S0 은하의 광학적 평면에서의 진화를 관측 데이터와 호환되는 방식으로 이끌어내며, 이는 강한 부울지-디스크 결합을 나타내는 관계에서도 마찬가지이다.
• 일부 경우에서 융합에 의해 유도된 형성 과정을 통해 관측된 광학적 관계를 재현하였고, 다른 경우에서는 관측 산란과 호환되는 정도의 약간의 산란만을 유도하였다.
• 융합는 내부 장기적 진화를 유도함으로써 부울지와 디스크 간의 구조적 결합을 유지하거나 강화하며, 바 형성 없이도 부울지의 급격한 성장을 이끌어낸다.
• 긴 근점 궤도는 더 농축된 디스크와 확장된 부울지를 생성하지만, 짧은 근점 궤도는 반대의 효과를 가진다.
• 연구 범위 내에서 질량 비율, 중심 위성 밀도, 스핀-오비트 결합에 대한 명백한 추세는 발견되지 않았다.
• 결과는 위성 적재가 필연적으로 내부 장기적 진화를 수반하며, 이는 현재의 S0에서 융합에 의해 유도된 진화와 본질적 디스크 불안정성에 의해 유도된 진화를 분리하기 어렵다는 것을 시사한다.