合宿発表

銀河風による矮小銀河からの質量流出と
ダークマターハロー中心質量密度分布
筑波大学宇宙理論研究室
M1 扇谷豪
共同研究者：森正夫
Core-Cusp problem
log(ρ)
[10-10M☉ kpc-3]
CDMシナリオに沿ったPure DM (ダークマターのみ)
宇宙論的シミュレーションの結果
log(r) [kpc]
Navarro et al. (1997)
(Inner region ρ∝r-1)
Jing & Suto (2000)
(Inner region ρ∝r-1.5)
Inner region で密度が発散するようなCusp 構造
Core-Cusp problem
log(ρ)
[ M☉ pc-3]
log(ρ)
[10-3 M☉ pc-3]
HI や Hα 輝線から求められる回転曲線を説明する
矮小銀河の密度分布
-2
-1
0
1
log(r) [kpc]
Swaters et al. (2003)
-1
0
1
log(r) [kpc]
van Eymeren et al. (2009)
Inner region で密度が一定となるようなCore 構造
または、シミュレーション結果より弱いr 依存性
矮小銀河
Local group の多くの矮小銀河では
MHI / Mtot ～ 0.001-0.1
Mateo (1998)
一方、WMAP のデータから
Mbaryon / MDM + baryon～(0.04 / 0.24) ～0.16
Spergel et al. (2007)
↓
かつて矮小銀河からバリオンを逃がすような
現象があったのでは？
(Galactic wind? Tidal Stripping? ・・・)
↓
質量放出と銀河進化の関係・質量放出とBH成長の関係
先行研究
DM と Baryon の質量比や分布範囲をパラメータとして行われたN体シミュレーション
（Mass eject のメカニズムとしてはSupernovaによる加熱を仮定）
Navarro et al. (1996)
-DM (particle) : Hernquist profile (inner region : ρ∝r-1)
-Baryon (fixed potential): Exponential disk
-Mass eject : Baryon potential を一瞬で取り去る
Read & Gilmore (2005)
-DM (particle) : Hernquist or
truncated isothermal sphere (inner region : ρ~const.)
-Baryon (particle): Exponential disk or Hernquist
-Mass eject : Baryon particle に速度を与える
(この操作にかける時間は一定)
両研究ともCuspをCoreにすることができている
本研究
仮定：矮小銀河の元となった天体(DM+Baryon)が
NFW profile または Moore profileに従った分布
をしていたとする。
超新星爆発による矮小銀河からの質量放出（銀河風）を
ある条件で選んだ粒子の質量をm→0として表現。
↓
重力場の変動が矮小銀河の密度分布に
与える影響をN体シミュレーションによって調べる。
本研究
先行研究では質量放出の起こるタイムスケールに
ついては重視されていない。
→パラメータの１つに
矮小銀河ごとにStar formation history は大きく異なる
Mateo (1998)
モデル
1． Cusp構造をもったハローモデルを作る。
-NFW (ρ∝r-1 @ inner region)
-Moore (ρ∝r-1.5 @ inner region)
2．パラメータとして次の３つを設定
① Meject : eject されるバリオン質量
② teject : mass eject の起こるタイムスケール
③ Reject : mass eject の起こる範囲
Mass loss rate
→ Meject / teject
3．Mass loss rate に従い、Reject内の中から
粒子を選んでm→0とする
この操作を受ける粒子はtotal energy E = K + φの小さな粒子
(強く束縛された粒子)
モデル
DMハロー
baryon領域
ビリアル質量の
16%が含まれる
範囲
この内部には
baryonのみが存
在と仮定
eject領域
ejectされる粒子
はこの内部に存
在し、先述の条
件を満たすもの
結果 (Moore, N=128*1024)
tdyn: Eject regionで
計算した力学時間
tgal:銀河全体の
力学時間
log(ρ) [/0.125 M☉pc-3]
tgal ~ 50tdyn
Mass loss のタイムスケール
が短いほどCore構造が
顕著になる
log(r) [/2kpc]
log(ρ) [M☉pc-3]
結果 (Moore; N=1024*1024)
log(r) [kpc]
まとめ
• 矮小銀河からの質量放出（銀河風）によって生じる
重力場変動が密度分布に与える影響を調べた。
（質量放出の起こるタイムスケールを変化させた場合）
• 放出される質量が同じでも、それが起こるタイムス
ケールが短いほど系(Cusp)に与える影響は大きい。
• 重力ポテンシャルの変化に残された物質が対応し
ながら進化できないため、Cuspが生き残れなかった
ためと考えられる。
今後
• 他のパラメータについても計算を行う
（Meject, Reject, さらに短い・長い teject）
観測との比較
• Gas mass loss とBHの成長の関係
- gas mass loss と銀河の密度分布の関係
- ガス放出が起こることで、BH成長への影響が生じる
銀河風とBH成長
• Mass loss の影響を線形解析を用いて考察

Download Report