[논문 리뷰] Segregations in clusters of galaxies

C. Adami, A. Biviano외 1명|arXiv (Cornell University)|1997. 09. 26.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 40개의 정규 클러스터에 걸친 2000개의 은하를 분석하여 빛의 세기와 형상 분리 현상을 조사한다. 밝은 은하(M_R < -21.5)와 후기형 나설파란은 궤도가 반경 방향이며 비비어질리 않은 역학적 특성을 보이며, 타원은 은하들은 궤도가 접선 방향이며, 역학적 마찰을 통해 에너지 균등분배 상태로 진화하고 있어, 은하 유형 간에 서로 다른 역학적 단계를 나타낸다.

ABSTRACT

We analyse a sample of about 2000 galaxies in 40 regular clusters, to look for evidence of segregation with respect to galaxy luminosities and morphological types. We find evidence of luminosity segregation for galaxies brighter than $M_R &lt; -21.5$, i.e. typically the four brightest members of each cluster. We also find evidence of morphological segregation: both the core-radius and the velocity dispersion increase along the Hubble sequence (ellipticals - S0 - early spirals - late spirals). Galaxies of different types have different velocity dispersion profiles, being steeper for later type galaxies. Simple modelling allows us to show that elliptical (and, to a lesser extent, S0) orbits are mostly tangential in the cluster core, and nearly isotropic outside, while spiral (in particular late-spiral) orbits are predominantly radial. A viable interpretation of our results is that (1) late spirals, at variance with other type galaxies, are a non-virialized cluster population, still on partially radial infalling orbits, (2) the elliptical phase-space distribution is evolving towards energy equipartition through the process of dynamical friction, (3) S0 and early-spirals have intermediate distributions between these two extremes.

연구 동기 및 목표

• 은하의 빛의 세기와 형상 유형이 은하 클러스터 내에서 공간적 및 운동적 분포와 관련이 있는지 조사하는 것.
• 다른 은하 유형이 고유한 궤도 비대칭성과 속도 분산 프로파일을 보이는지 확인하는 것.
• 관측된 분리 패tern이 동역학적 진화, 특히 역학적 마찰 같은 과정을 통해 나타나는지 테스트하는 것.
• 궤도 비대칭성 프로파일을 모델링하고, 타원은하, S0, 초기형 및 후기형 나선파란의 역학적 상태를 평가하는 것.

제안 방법

• 광학적 및 스펙트로스코픽 데이터를 사용하여 약 2000개의 은하를 포함한 40개의 정규 은하 클러스터 샘플을 분석하는 것.
• 허블 시퀀스에 따라 은하의 형상 유형으로 분류하고 R-대역에서 빛의 세기를 측정하는 것.
• 각 형상 유형에 대해 속도 분산 프로파일과 코어 반경을 측정하는 것.
• 위상공간 분포 함수를 구성하여 궤도 비대칭성(반경 방향 대 접선 궤도)을 추론하는 것.
• 간단한 동역학 모델을 적용하여 궤도 구조를 해석하고 진화 상태를 추론하는 것.
• 역학적 마찰 이론을 적용하여 타원은하의 에너지 균등분배 상태로의 진화를 설명하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다른 형상 유형을 가진 은하들이 클러스터 내에서 고유한 공간적 및 운동적 분포를 보이는가?
• RQ2 은하의 빛의 세기와 클러스터 핵부에서의 반경 방향 분리 사이에 상관관계가 있는가?
• RQ3 궤도 비대칭성은 허블 시퀀스에 따라 체계적으로 변화하는가? 만약 그렇다면 어떻게?
• RQ4 타원은하는 역학적 마찰을 통해 에너지 균등분배 상태로 진화하고 있는가? 반면 후기 나선파란은 아직 비비어질리 않은 상태에서 반경 방향 궤도를 따라 운행하고 있는가?
• RQ5 은하 환경에서 초기형과 후기형 은하의 속도 분산 프로파일은 어떻게 다른가?

주요 결과

• M_R < -21.5보다 밝은 은하에서 빛의 세기 분리 현상이 관측되며, 일반적으로 네 번째로 밝은 클러스터 구성원들이다.
• 형상 분리 현상이 확인되었으며, 코어 반경과 속도 분산은 타원은하에서 후기 나선파란으로 갈수록 증가한다.
• 타원은하는 클러스터 핵부에서 주로 접선 궤도를 가지며, 외부에서는 거의 등방성 궤도를 보이며, 동역학적 안정화 상태임을 나타낸다.
• 후기 나선파란은 주로 반경 방향 궤도를 가지며, 이는 비비어질리지 않았고 아직 수축 중임을 시사한다.
• S0 및 초기형 나선파란은 타원은하와 후기 나선파란 사이의 중간 수준의 궤도 비대칭성을 보인다.
• 자료는 타원은하가 역학적 마찰을 통해 에너지 균등분배 상태로 진화하고 있으며, 후기 나선파란은 일시적 비비어질리운 상태에 머물러 있음을 지지한다.