[論文レビュー] Sagittarius, a dwarf spheroidal galaxy without dark matter?

M. Á. Gómez-Flechoso, R. Fux+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 1999

Scientific Research and Discoveries参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、さそり座矮小球状銀河が顕著な暗黒物質を欠いている可能性を提起し、このような銀河が暗黒物質支配であるという一般的な見解に挑戦している。ミルキーウェイの重力場における潮汐破壊のN体シミュレーションを用いて、著者らは暗黒物質を含まないモデル（sモデル）が、暗黒物質を多く含むモデル（fモデル）よりも、さそり座の観測された運動学的および構造的性質をよりよく再現することを示している。これは、現在その銀河が破壊中であり、その力学的性質を説明するために暗黒物質を必要としない可能性を示唆している。

ABSTRACT

The existence of dwarf spheroidal galaxies with high internal velocity dispersions orbiting in the Milky Way raises questions about their dark matter content and lifetime. In this paper, we present an alternative solution to the dark matter dominated satellites proposed by Ibata & Lewis (1998) for the Sagittarius dwarf galaxy. We performed simulations of two kinds of N-body satellites: the first models (f-models) could correspond to satellites with high dark matter content and they represent initially isolated models. The second models (s-models) have either low or negligible dark matter content and they are constructed in a tidal field. In spite of being on the same orbits, the s-models are able to produce a better agreement with some observational constraints concerning Sagittarius. From our simulations, we can also infer that Sagittarius is in the process of being disrupted.

研究の動機と目的

• さそり座の高い速度分散が、顕著な暗黒物質を仮定せずに説明可能かどうかを調査すること。
• ミルキーウェイの潮汐場における暗黒物質を含まない衛星モデルの妥当性を評価すること。
• 暗黒物質を多く含む（fモデル）と暗黒物質を少なめに含む（sモデル）N体シミュレーションの力学的進化を比較すること。
• さそり座の観測された性質、例えばその伸びた構造や運動学的性質が、暗黒物質を含まない形でも再現可能かどうかを検討すること。

提案手法

• 直接重力統合を用いて、暗黒物質を含む・含まないを想定したN体系をシミュレートする。
• fモデルとは異なり、ミルキーウェイの影響を模倣するための潮汐場にsモデルを構築する。
• 同じ軌道上でシミュレーションを実行し、構造的および運動学的進化に及ぼす暗黒物質含量の影響を隔離する。
• 観測データ（さそり座のデータ）と比較して、シミュレートされた速度分散、空間的分布、構造的パラメータを検証する。
• 天文学的制約と整合性を保つために、A&A誌の参照フレームとシミュレーションパラメータを用いる。
• 破壊度と潮汐デブリ形成の度合いを分析し、モデルの妥当性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 さそり座の観測された速度分散は、顕著な暗黒物質成分がなくても説明可能か？
• RQ2 暗黒物質を含まない衛星モデルは、さそり座の観測結果と整合する構造的および運動学的性質を示すか？
• RQ3 さそり座の潮汐破壊は、暗黒物質を多く含む系よりも、暗黒物質を少なめに含む系によってより説得力を持って説明可能か？
• RQ4 潮汐場で形成されたsモデルは、孤立したfモデルよりも、さそり座の伸びた形状と運動学的性質をよく再現できるか？
• RQ5 暗黒物質とは無関係に、潮汐力がさそり座のような矮小球状銀河の進化に果たす役割は何か？

主な発見

• 暗黒物質含量が無視できるほど少ないことを仮定し、かつ潮汐場に組み立てられたsモデルは、高い暗黒物質含量を持つfモデルよりも、さそり座の観測制約とよく一致する。
• 同じ軌道上にあっても、sモデルは観測された伸びた構造と破壊的構造に類似した構造的および運動学的進化を示している。
• シミュレーションの結果、さそり座は現在、潮汐破壊の過程にあり、観測された潮汐帯や低表面輝度と整合的である。
• sモデルに暗黒物質が存在しないにもかかわらず、高い内部速度分散を維持できることから、このような系において暗黒物質の必要性が疑問視される。
• 結果として、潮汐力だけでもさそり座の力学的状態を説明でき、系を安定化させるために暗黒物質を仮定する必要が減ることが示唆される。