[论文解读] Spatially Resolved Galaxy Angular Momentum

Sarah M. Sweet, David B. Fisher+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 2

一句话总结

本文引入了特定角动量（j）的概率密度函数（pdf）作为一种探测星系形态与演化的方法。结果表明，pdf(j)与光度结构密切相关——盘状主导星系呈现对称分布，而球状主导星系则呈偏斜分布，从而为现今及高红移星系提供了动力学分解的新方法。

ABSTRACT

The total specific angular momentum j of a galaxy disk is matched with that of its dark matter halo, but the distributions are different, in that there is a lack of both low- and high-j baryons with respect to the CDM predictions. We illustrate how the probability distribution function pdf(j) can inform us of a galaxy's morphology and evolutionary history with a spanning set of examples from present-day galaxies and a galaxy at z~1.5. The shape of pdf(j) is correlated with photometric morphology, with disk-dominated galaxies having more symmetric pdf(j) and bulge-dominated galaxies having a strongly-skewed pdf(j). Galaxies with bigger bulges have more strongly-tailed \pdf(j), but disks of all sizes have a similar pdf(j). In future, pdf(j) will be useful as a kinematic decomposition tool.

研究动机与目标

• 探究星系中特定角动量（j）的分布如何与星系形态及其演化历史相关联。
• 解决观测到的重子角动量与冷暗物质（CDM）模型预测之间的差异，特别是低j和高j重子均缺失的问题。
• 探索pdf(j)是否可作为星系动力学分解的诊断工具。
• 对比不同星系类型（包括红移z~1.5的高红移星系）的pdf(j)，以推断其结构与演化趋势。

提出的方法

• 本研究为星系盘及其暗物质晕构建了特定角动量（j）的概率密度函数（pdf）。
• 将现今星系及高红移星系（z~1.5）中重子的观测pdf(j)与冷暗物质（CDM）模型的预测进行比较。
• 通过代表性样本展示pdf(j)如何随星系结构变化，特别是盘状与球状主导性的差异。
• 该方法评估pdf(j)的对称性与偏度，作为星系形态类型与演化状态的指标。
• 利用光度形态数据，将pdf(j)的形状与星系的结构组分相关联。
• 该方法假设角动量分布反映了星系的形成历史与动力学演化，从而可推断动力学组分。

实验结果

研究问题

• RQ1 特定角动量pdf(j)的形状如何与星系的光度形态相关？
• RQ2 观测到的重子角动量分布与CDM模型预测的偏离程度如何？
• RQ3 pdf(j)能否作为星系中可靠的动力学分解工具？
• RQ4 pdf(j)在盘状主导与球状主导星系之间如何变化？
• RQ5 对高红移星系（z~1.5）的pdf(j)提供了哪些关于其结构与演化状态的见解？

主要发现

• 盘状主导星系表现出更对称的pdf(j)分布，表明其角动量分布更均匀。
• 球状主导星系显示出强烈偏斜的pdf(j)，且尾部更显著，反映出角动量分布的更高不对称性。
• 具有更大球状体的星系表现出更明显的长尾pdf(j)，暗示其核心区域角动量弥散增强。
• 尽管尺寸不同，所有盘状星系的pdf(j)形状相似，表明盘状星系存在普遍的角动量分布模式。
• pdf(j)形状与星系形态具有稳健相关性，支持其作为形态诊断工具的使用。
• 本研究识别出pdf(j)是未来本地及高红移星系动力学分解的有前途工具。