[论文解读] Evolution along the sequence of S0 Hubble types induced by dry minor mergers. I - Global bulge-to-disk structural relations

M. C. Eliche‐Moral, A. César González‐García+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 4, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 102被引用 28

一句话总结

本研究表明，干性小质量与中等质量并合可驱动S0星系沿哈勃序列（S0c → S0b → S0a）的结构演化，而不会破坏星系中核球与盘面尺度长度之间的观测耦合关系。通过N体模拟，研究显示此类并合能显著增长核球，同时保持核球与盘面尺度长度之比不变，从而解释了观测中该比值与哈勃类型之间缺乏相关性的原因。

ABSTRACT

Recent studies have argued that galaxy mergers are not important drivers for the evolution of S0's, on the basis that mergers cannot preserve the coupling between the bulge and disk scale-lengths observed in these galaxies and the lack of correlation of their ratio with the S0 Hubble type. We investigate whether the remnants resulting from collision-less N-body simulations of intermediate and minor mergers onto S0 galaxies evolve fulfilling global structural relations observed between the bulges and disks of these galaxies. Different initial bulge-to-disk ratios of the primary S0 have been considered, as well as different satellite densities, mass ratios, and orbits of the encounter. We have analysed the final morphology of the remnants in images simulating the typical observing conditions of S0 surveys. We derive bulge+disk decompositions of the final remnants to compare their global bulge-to-disk structure with observations. We show that all remnants present undisturbed S0 morphologies according to the prescriptions of specialized surveys. The dry intermediate and minor mergers induce noticeable bulge growth (S0c --> S0b and S0b --> S0a), but affect negligibly to the bulge and disk scale-lengths. Therefore, if a coupling between these two components exists prior to the merger, the encounter does not break this coupling. This fact provides a simple explanation for the lack of correlation between the ratio of bulge and disk scale-lengths and the S0 Hubble type reported by observations. These models prove that dry intermediate and minor mergers can induce global structural evolution within the sequence of S0 Hubble types compatible with observations, meaning that these processes should not be discarded from the evolutionary scenarios of S0's just on the basis of the strong coupling observed between the bulge and disk scale-lengths in these galaxies (abridged).

研究动机与目标

• 探究干性小质量与中等质量并合是否能驱动S0星系沿哈勃序列的全局结构演化。
• 检验此类并合是否能保持观测到的核球有效半径与盘面尺度长度之间的耦合关系，这是真实S0星系的关键特征。
• 解决并合驱动核球增长与核球-盘面尺度长度比值和哈勃类型之间缺乏相关性之间的表面矛盾。
• 评估此类并合的残骸在当前观测巡天中是否会被归类为未受扰动的S0星系。

提出的方法

• 对具有不同初始核球-盘面（B/D）比值的S0星系进行干性中等与小质量并合的无碰撞N体模拟。
• 探索不同的卫星质量比（1:6、1:9、1:18）、轨道参数（近星距、倾角）及卫星密度。
• 在典型S0星系巡天的观测条件下模拟最终星系形态，以评估潮汐特征的可探测性。
• 对模拟图像进行核球+盘面分解，提取结构参数：有效半径（re）、尺度长度（hD）、Sérsic指数（n）及B/T比值。
• 分析re/hD比值的演化，以检验核球-盘面结构耦合关系是否得以保持。
• 将模拟残骸与观测到的S0星系在n–B/T平面中进行比较，并使用类似巡天的标准评估形态分类。

实验结果

研究问题

• RQ1 干性小质量与中等质量并合是否能在不破坏观测到的核球-盘面结构耦合关系的前提下，诱导S0c到S0a的形态演化？
• RQ2 干性并合在S0残骸中在多大程度上改变了核球有效半径与盘面尺度长度的比值？
• RQ3 尽管核球与盘面的结构参数之间存在强烈耦合，为何在S0星系中观测不到核球-盘面尺度长度比值与哈勃类型之间的相关性？
• RQ4 干性并合的残骸在典型S0巡天中是否即使在并合后1–2 Gyr仍表现为未受扰动的S0星系？
• RQ5 轨道参数（如近星距）如何影响S0并合中的核球增长与结构演化？

主要发现

• 所有模拟残骸在典型巡天条件下均表现出未受扰动的S0形态，通过了S0星系的视觉分类标准。
• 干性中等与小质量并合能显著促进核球增长，使S0c星系演化为S0b，S0b星系演化为S0a类型。
• 并合后核球有效半径（re）与盘面尺度长度（hD）的比值几乎保持不变，从而保持了星系组分间的观测耦合关系。
• 在初始B/D比值较低的S0星系中，核球增长更为显著，表现为Sérsic指数（n）和B/T比值的显著增加，而高B/D主星系则表现出更温和的变化。
• 轨道参数（尤其是近星距）对核球增长的影响强于质量比，较长的轨道导致更平缓的演化。
• 观测中re/hD比值与哈勃类型之间缺乏相关性，可自然地由干并合过程中该比值的保持得到解释。