[论文解读] Box- and peanut-shaped bulges. III. A new class of bulges: Thick Boxy Bulges

R. Luetticke, M. Pohlen+1 more|ArXiv.org|Jan 6, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用 11

一句话总结

本文提出了'厚盒状星系核'(TBBs)—一种新型的盒状星系核，存在于侧向盘状星系中，其特征为异常巨大（BUL/D₂₅ > 0.5）且形态紊乱，表明其可能由温和并合或卫星吸积形成，而非棒不稳定性所致。研究发现，2%的S0-Sd型星系和4%的盒状/花生形星系核星系含有TBBs，其延伸的盒状结构之规模无法仅由棒结构解释，指向吸积为该类星系核的主要形成机制。

ABSTRACT

Inspecting all 1224 edge-on disk galaxies larger than 2' in the RC3 on DSS images we have found several galaxies with extraordinary bulges meeting two criteria: They are box shaped and large in respect to the diameters of their galaxies. These bulges are often disturbed, show frequently prominent irregularities and asymmetries, and some possess possible merger remnants or merging satellites. For these bulges we have introduced the term "Thick Boxy Bulges" (TBBs). About 2% of all disk galaxies (S0-Sd), respectively 4% of all galaxies with box- and peanut-shaped (b/p) bulges, belong to this class of galaxies. Using multicolour CCD and NIR data we have enlarged and followed up our sample of nearly 20 galaxies with a TBB. The disturbed morphology of a large fraction of these galaxies shows that many of the TBB galaxies are not dynamically settled. For the TBBs the extent of the box shape seems to be too large to result from a normal bar potential. Therefore we conclude that two classes of b/p bulges exist with different origins. While most (~96%) b/p bulges can be explained by bars alone, the extended boxy structures of TBBs result most likely from accreted material by infalling satellite companions (soft merging).

研究动机与目标

• 识别并表征侧向盘状星系中偏离典型盒状/花生形星系核的尺寸与形态特征的新一类星系核。
• 探究此类星系核中盒状结构的广泛延伸是否可由棒驱动的长期演化解释，或是否需要其他形成机制。
• 确定吸积与小并合在塑造这些极端星系核的结构与动力学特性中的作用。
• 评估此类星系核在统计上的普遍性及其环境背景，以约束其形成情景。

提出的方法

• 基于RC3星表中D₂₅ > 2′的1,224个侧向盘状星系（S0-Sd型）的数字化天空图（DSS）图像，进行系统性目视检查。
• 对近20个TBB候选者进行后续多波段CCD与近红外（NIR）成像，以分析其结构与光度特性。
• 根据星系核的形状（盒状/花生状）及其相对于星系直径的大小（BUL/D₂₅ > 0.5）进行形态分类。
• 将TBBs与标准盒状/花生形星系核（b/p bulges）进行比较，评估其在对称性、不规则性与动力学特征上的差异。
• 利用环境与结构数据（光度、尘埃分布、恒星形成率）支持并合/吸积情景。
• 与现有小并合及温和吸积的模拟与观测研究交叉比对，以验证形成假说。

实验结果

研究问题

• RQ1 厚盒状星系核（TBBs）在尺寸、形态与动力学状态方面与标准盒状/花生形星系核有何区别？
• RQ2 TBBs中盒状结构的广泛延伸是否可由棒驱动的长期演化解释，还是必须依赖外部触发（如卫星吸积）？
• RQ3 TBBs在盘状星系及所有b/p星系核中的统计频率如何？这对其形成机制有何启示？
• RQ4 TBB星系中诸如并合残余物、不对称性与尘埃特征等形态异常，如何支持吸积情景？
• RQ5 TBB星系中是否存在近期或正在进行的恒星形成证据，以支持近期发生并合或吸积事件？

主要发现

• 约2%的所有S0-Sd型盘状星系含有厚盒状星系核（TBBs），其中4%的盒状/花生形星系核属于此类。
• TBBs以异常巨大的盒状结构（BUL/D₂₅ > 0.5）为特征，常表现出强烈的不对称性、不规则性以及近期相互作用或并合活动的迹象。
• TBBs中盒状结构的延伸范围超出了仅由棒势能所能解释的范围，表明其延伸形态并非源于棒结构。
• 大量TBB星系处于动力学不稳定状态，具有紊乱的形态与显著的并合残余物，支持其起源于近期吸积或温和并合。
• 确认存在两类b/p星系核：96%由棒不稳定性形成，其余4%（即TBBs）最可能由卫星吸积或温和并合形成。
• 观测证据如两例TBB星系中较高的恒星形成率、环境背景，以及与卫星吸积速率的一致性，进一步支持TBB形成源于并合/吸积的情景。