[论文解读] 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‐García+5 more|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|Feb 6, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 122被引用 23

一句话总结

本研究探讨了干性小质量与中等质量并合如何驱动S0星系内部的长期演化，维持或增强其在光度尺度关系中的核球-盘面耦合。模拟结果表明，即使不存在旋臂或耗散过程，并合仍能触发显著的核球增长，并维持核球与盘面组分之间的紧密相关性，因此并合是S0星系演化的一种合理路径，尽管其结构耦合性极强。

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).

研究动机与目标

• 评估干性小质量和中等质量并合是否能够重现S0星系中观测到的光度尺度关系。
• 研究并合诱导的内部长期演化过程如何影响S0星系中核球-盘面的耦合。
• 确定并合能否维持或增强S0星系光度关系中观测到的强烈结构耦合。
• 考察并合参数（如质量比、近心点距离和自旋-轨道耦合）对最终结构演化的影响。
• 评估并合驱动的演化是否足以解释S0星系中核球与盘面组分之间观测到的紧密相关性，而无需依赖旋臂形成或耗散过程。

提出的方法

• 采用无碰撞N体模拟方法，对S0星系进行干性中等和小质量并合，以模拟其结构演化。
• 对模拟星系进行核球-盘面分解，以提取有效表面亮度、尺度长度、Sersic指数以及光度比等光度参数。
• 分析光度平面（如基本平面、Faber-Jackson关系），将模拟结果与观测数据进行比较。
• 模拟在不同质量比（M6、M9、M18）、轨道类型（长近心点与短近心点）以及卫星形态（盘状或球状）下运行。
• 假设质量-光度比为 M/L_K = 1，以将表面密度分布转换为K波段的表面亮度分布。
• 结果经缩放以匹配银河系（B/D = 0.5）和NGC 253（B/D = 0.08），实现与观测的直接对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 干性小质量和中等质量并合能否重现S0星系中观测到的光度尺度关系？
• RQ2 并合在多大程度上维持或增强了S0星系中观测到的核球-盘面耦合？
• RQ3 不同并合参数（如质量比、近心点距离和自旋-轨道耦合）如何影响S0星系的结构演化？
• RQ4 在无旋臂或耗散效应的情况下，并合诱导的内部长期演化过程是否仍能导致显著的核球增长？
• RQ5 仅通过并合驱动的演化，能否解释S0星系光度关系中观测到的紧密相关性？

主要发现

• 干性小质量和中等质量并合诱导的光度平面演化与S0星系的观测数据相容，即使在体现强烈核球-盘面耦合的关系中亦然。
• 在某些情况下，模拟重现了通过并合驱动形成的观测光度关系；在其他情况下，仅产生与观测离散度相容的微小偏差。
• 并合通过触发内部长期演化，维持或强化了核球与盘面之间的结构耦合，导致显著的核球增长，且无需形成旋臂。
• 长近心点轨道产生更集中分布的盘面和更扩展的核球，而短近心点轨道则产生相反效果。
• 在所研究的参数范围内，未发现质量比、中心卫星密度或自旋-轨道耦合的明显趋势。
• 结果表明，卫星吸积不可避免地引发内部长期演化，使得在现今S0星系中难以区分并合诱导的演化与由盘面内在不稳定性驱动的演化。