基本平面 (橢圓星系)

基本平面相關於正常橢圓星系有效半徑、平均表面亮度和中心速度瀰散度,這三個參數中的任何一個都可以從另外兩個來估計,而它們共同描述在三度空間中屬於它們內部的一個平面

動機研究

星系的許多特徵都有關聯性。例如,一如人們所預期的,一個亮度較高的星系,會有較大的有效半徑。當在不知道一個星系的距離時,這些有用的相關性(像是中心速度瀰散性-在星系中心譜線的都卜勒寬度)可以與屬性相關聯,像是亮度,只有在距離已知的星系可以確定。利用這種關聯性,可以測量星系的距離,而這是天文學的一個艱鉅難題。

相關性

下列的關聯性是來自對橢圓星系的經驗

  • 越大的星系,有效的面亮度越黯淡。數學的說法是:  (Djorgovski & Davis 1987),此處  是有效半徑, 相較於 的平均表面亮度。
  •  ,我們可以替代以前的相關性並且看到 ,因此: 意味着越明亮的橢圓有着越低的表面亮度。
  • 越明亮的橢圓星系有越大的新速度瀰散度,這稱為法貝爾-傑克遜關係(Faber & Jackson 1976)。分析如下: ,這類似於螺旋星系的塔利-費舍爾關係
  • 如果中心的速度瀰散性相關於發光亮度和有效半徑,那麼中心速度瀰散性與有效半徑呈現正相關。

有效的

當在三度空間 描述 相對於 是非常務實與有用的。通過這種測算的回歸線性方程式為:

 

因此通過測良表面亮度和速度瀰散性(兩者都和觀測者和光源的距離無關)這兩個物理量,可以估計星系的有效半徑(使用Kpc為測量單位)。當知道有效半徑的線性大小,並可以測量角大小,就可以利用小角度近似很容易地測量出星ˋ與觀測者的距離。

變數

早期使用基本平面 的相關性,經由下式給出:

 

這是由Dressler等人確認的(1987年)。此處 是在平均表面亮度是 的直徑內。這種關係在星系之間有15%的擴散性。i

註解

Diffuse dwarf ellipticals do not lie on the fundamental plane as shown by Kormendy顯示迷散性的矮橢圓星系沒有基本平面 (1987)。Gudehus (1991) 發現比 亮的星系在一個平面上,而比這個值, ,暗的星系在另一個平面上。這兩個平面的交角大約為11度。

參考資料