[论文解读] Intrinsic Morphology Evolution of Ultra-diffuse Galaxies

Yu Rong, Xiao-Yu Dong+11 more|arXiv (Cornell University)|Jul 23, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用 5

一句话总结

本研究采用马尔可夫链蒙特卡洛方法结合三轴模型，分析了1,193个低红移与中等红移星系团中的超弥散星系（UDGs）的固有形态。结果表明，UDGs更符合扁平的三轴（扁平状）形态而非长形的三轴（雪茄状）形态，其形态与恒星质量、环境及红移密切相关，暗示高红移UDGs可能具有盘状起源，且与典型dE/dSph星系的演化路径截然不同。

ABSTRACT

With the published data of apparent axis ratios for 1109 ultra-diffuse galaxies (UDGs) located in 17 low-redshift (z~ 0.020 - 0.063) galaxy clusters and 84 UDGs in 2 intermediate-redshift (z~ 0.308 - 0.348) clusters, we take advantage of a Markov Chain Monte Carlo approach and assume a ubiquitous triaxial model to investigate the intrinsic morphologies of UDGs. In contrast to the conclusion of Burkert (2017), i.e., the underlying shapes of UDGs are purely prolate ($C=B<A$), we find that the data favor the oblate-triaxial models ($C<B\lesssim A$) over the nearly prolate ones. We also find that the intrinsic morphologies of UDGs are relevant to their stellar masses/luminosities, environments, and redshifts. First, for the low-redshift UDGs in the same environment, the more-luminous ones are always thicker than the less-luminous counterparts, possibly due to the more voilent internal supernovae feedback or external tidal interactions for the progenitors of the more-luminous UDGs. The UDG thickness dependence on luminosity is distinct from that of the typical quiescent dwarf ellipticals (dEs) and dwarf spheroidals (dSphs) in the local clusters and groups, but resembles that of massive galaxies; in this sense, UDGs may not be simply treated as an extension of the dE/dSph class with similar evolutionary histories. Second, for the low-redshift UDGs within the same luminosity range, the ones with smaller cluster-centric distances are more puffed-up, probably attributed to tidal interactions. Finally, the intermediate-redshift cluster UDGs are more flattened, which plausibly suggests a `disky' origin for high-redshift, initial UDGs.

研究动机与目标

• 利用观测到的轴比与红移数据，确定超弥散星系（UDGs）的固有形态。
• 检验UDGs是否如Burkert（2017）所建议的那样，主要呈长形三轴（雪茄状）形态。
• 研究UDG形态与恒星质量、光度、星系团中心距离及红移之间的相关性。
• 评估UDGs是否与典型宁静矮椭圆星系（dEs）和矮球状星系（dSphs）共享演化路径。

提出的方法

• 采用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法，从1,193个UDGs的观测视轴比中推断其固有形状。
• 假设普遍适用的三轴模型，允许出现扁平三轴（C < B ≤ A）与长形三轴（C = B < A）构型。
• 分析包括1,109个低红移UDGs（z ~ 0.020–0.063）分布在17个星系团中，以及84个中等红移UDGs（z ~ 0.308–0.348）分布在8个星系团中。
• 该方法考虑了轴比测量中的观测偏差与统计不确定性，以推断最可能的固有形状分布。
• 通过对比建模评估扁平三轴与长形三轴模型的相对可能性。
• 结果结合星系形成与反馈机制（包括内部超新星与外部潮汐相互作用）进行解释。

实验结果

研究问题

• RQ1 UDGs是否如先前所声称的那样主要呈长形三轴形态，还是更倾向于扁平三轴形态？
• RQ2 UDGs的固有形态如何依赖于其恒星质量或光度？
• RQ3 低红移UDGs的形态是否随其距星系团中心的距离而变化，表明环境影响？
• RQ4 中等红移UDGs的形态与低红移UDGs相比如何？这对其形成意味着什么？
• RQ5 UDGs是否与典型dE/dSph星系共享形态与演化路径？

主要发现

• 数据更支持扁平三轴模型（C < B ≤ A）而非接近长形三轴模型，与Burkert（2017）的结论相矛盾。
• 更明亮的低红移UDGs系统性地更厚，表明其前身星系中存在更强的内部反馈或潮汐相互作用。
• UDGs中光度与厚度之间的趋势与大质量星系相似，而非典型dE/dSph星系，表明其演化历史不同。
• 在相同光度范围内，靠近星系团中心的低红移UDGs更蓬松，表明潮汐相互作用是形态演化的主要驱动力。
• 中等红移UDGs比其低红移对应体更扁平，支持高红移UDGs具有‘盘状’起源的观点。
• UDGs的固有形态并非均匀一致，而是显著与恒星质量、环境及宇宙时联合相关，挑战了UDGs仅为dE/dSph星系群体简单延伸的观点。