从卫星运动学确定的 M31 横向速度与本星系群质量

我们提出了几种不同的统计方法来确定 M31 的横向速度矢量。其基本假设是：M31 的卫星平均跟随 M31 在空间中的运动，以及本星系群外围的星系平均跟随本星系群质心在空间中的运动。我们将这些方法分别应用于17颗 M31 卫星的视线速度、2颗卫星 M33 和 IC 10 的自行，以及本星系群转向半径附近5个星系的视线速度。这给出了4个独立但相互一致的日心 M31 横向速度在 West 和 North 方向的测定结果，加权平均值分别为 $\langle v_W\rangle = -78\pm41\,\text{km/s}$ 和 $\langle v_N\rangle = -38\pm34\,\text{km/s}$。M31 的银心切向速度为 42 km/s，1-σ 置信区间为 $V_{\text{tan}} \leq 56\,\text{km/s}$。如果本星系群总质量 $M$ 超过 $1.72^{+0.26}_{-0.25}\times10^{12}$ 太阳质量，则推断的 M31-银河系轨道是束缚的。如果确实束缚，那么结合宇宙已知年龄的计时法意味着 $M = 5.58^{+0.85}_{-0.72}\times10^{12}$ 太阳质量。这处于宇宙学动机模型分别对 M31 和银河系单独结构与动力学所允许的质量范围的高端。因此计时质量可能是真实质量的高估，特别是如果考虑到 Millennium 模拟的最新结果，该结果表明计时质量估计还存在41%（高斯弥散）的理论不确定性。M31 的横向速度意味着 M33 处于围绕 M31 的紧密束缚轨道中。这可能导致 M33 的一些潮汐变形。寻找这一现象的观测证据将是值得的。