發現具有延伸低表面亮度恆星盤的巨大雙指數盤星系 -- 一個IllustrisTNG探索

核心概念

我們從IllustrisTNG模擬中發現了7個具有中央高表面亮度盤和外部延伸低表面亮度盤的巨大盤星系。這些星系的外部低表面亮度盤的半徑尺度長度在9.7-31.7 kpc之間,與觀測結果一致。我們研究了這些模擬的雙盤星系的星系形成特性,發現它們位於藍色星系形成區和紅色淬火區之間的綠色過渡區。這些雙盤星系也位於觀測到的重子Tully-Fisher關係的1.5σ區域內。

摘要

本研究探索了從IllustrisTNG模擬中發現具有雙指數盤結構的巨大盤星系。主要發現如下:

從總恆星質量大於等於1011 M⊙的132個星系樣本中,我們識別出7個(12%)具有中央高表面亮度盤和外部延伸低表面亮度盤的雙盤星系。

這些雙盤星系的外部低表面亮度盤的半徑尺度長度在9.7-31.7 kpc之間,與觀測到的巨大低表面亮度星系的結構參數一致。

我們研究了這些模擬的雙盤星系的星系形成特性,發現它們大多位於藍色星系形成區和紅色淬火區之間的綠色過渡區。

這些雙盤星系也位於觀測到的重子Tully-Fisher關係的1.5σ區域內,表明它們遵循這一基本的星系尺度關係。

本研究為理解巨大盤星系的形成機制提供了理論基礎,並為未來深度巡天觀測如LSST探測這類星系的暗淡外圍提供了參考。

統計資料

這些雙盤星系的外部低表面亮度盤的半徑尺度長度在9.7-31.7 kpc之間。
這些雙盤星系的最大旋轉速度(Vmax)在1.5-2.5之間(以log(km/s)為單位)。
這些雙盤星系的總重子質量(Mbaryonic)在10.5-13.5之間(以log(M⊙)為單位)。

引述

"Malin 1, a massive (log(M⋆/M⊙)=11.9), prototypical giant LSB galaxy was observed to contain a large stellar disk extending upto ∼100 kpc in radius (Moore & Parker 2006), with an extrapolated central surface brightness of ∼25.5 mag arcsec−2 in V- band (Bothun et al. 1987; Impey & Bothun 1989)."
"Barth (2007) discussed that the morphology of Malin 1 should be best described using a central bulge, bar, a high surface brightness exponential disk (HSB) surrounded by an outer extended low surface brightness exponential disk which is photometrically decoupled from the HSB disk."

從以下內容提煉的關鍵洞見

Finding massive double-exponential disk galaxies with extended low surface brightness stellar disk -- an IllustrisTNG exploration

by Suchira Sark... 於 arxiv.org 10-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.20309.pdf

深入探究

如果這些雙盤星系的外部低表面亮度盤是由外部星塵吸收造成的,那麼它們的紅外光譜特徵會有什麼不同?

如果這些雙盤星系的外部低表面亮度（LSB）盤是由外部星塵吸收造成的，則其紅外光譜特徵可能會顯示出顯著的變化。首先，星塵的存在會導致紅外波段的光譜強度增加，因為星塵能夠有效地吸收和重新發射來自恆星的光。這種吸收效應會使得星系的紅外光譜在特定波長範圍內出現增強，特別是在長波長紅外（如8-100微米）範圍內，這是因為星塵的熱輻射主要集中在這一範圍。
此外，這些雙盤星系的紅外光譜可能會顯示出更明顯的特徵，如多種發射線（例如，PAH特徵）和吸收線，這些特徵與星塵的化學成分和物理狀態有關。這些特徵的強度和形狀可以提供有關星系中星塵分佈、密度及其與恆星形成活動之間相互作用的資訊。因此，通過分析這些紅外光譜特徵，天文學家可以更好地理解雙盤星系的形成和演化過程。

這些雙盤星系的形成機制是否與銀河系中心的條形結構和螺旋臂結構有關聯?

這些雙盤星系的形成機制可能與銀河系中心的條形結構和螺旋臂結構有一定的關聯。銀河系的條形結構通常被認為是由於星系內部的動力學過程，如星際氣體的流動和重力相互作用，導致物質向中心集中，形成條形結構。這種結構可以促進恆星形成，並可能影響星系的整體形狀和演化。
在雙盤星系中，內部的高表面亮度（HSB）盤和外部的低表面亮度（LSB）盤之間的相互作用可能類似於銀河系中條形結構和螺旋臂的形成過程。條形結構可以引導氣體向內流動，促進內部盤的形成，而外部的LSB盤則可能是由於星系的合併或吸收過程所形成的。這些過程可能會導致雙盤星系的複雜結構，並影響其星形成歷史和動力學特性。因此，雙盤星系的形成機制與銀河系的條形和螺旋結構之間存在潛在的相似性和關聯。

這些雙盤星系的動力學特性,如旋轉曲線、動量分佈等,是否與單一指數盤星系有顯著差異?

這些雙盤星系的動力學特性，如旋轉曲線和動量分佈，可能與單一指數盤星系存在顯著差異。雙盤星系的結構複雜性使得其旋轉曲線可能顯示出多重特徵，這是由於內部高表面亮度（HSB）盤和外部低表面亮度（LSB）盤之間的相互作用所致。相比之下，單一指數盤星系的旋轉曲線通常較為平滑，並且在大多數情況下呈現出單調的行為。
在雙盤星系中，內部HSB盤的旋轉速度可能較高，並且在接近中心的區域顯示出明顯的旋轉增強，而外部LSB盤的旋轉速度則可能較低，並且在較大的半徑範圍內顯示出不同的動量分佈特徵。這種動力學特性差異可能反映了雙盤星系的形成歷史和演化過程，包括星系合併、氣體流動和星形成活動的影響。
因此，通過對雙盤星系的旋轉曲線和動量分佈進行詳細分析，天文學家可以獲得有關其動力學行為的深入見解，並進一步理解其與單一指數盤星系之間的差異。