星系旋转曲线及其对形态与恒星质量的依赖

我们利用 Sloan Digital Sky Survey IV MaNGA 数据的最终释放，研究星系的恒星旋转曲线（RCs）平均而言如何与形态和恒星质量（$M_\mathrm{star}$）相关。我们使用目视指定的 $T$-types 作为形态指标，并采用一种能在 large radii 处模拟非平坦 RCs 的 RC 函数形式。我们发现，在 MaNGA 数据的径向覆盖范围内，广为人知的大半径处平坦旋转曲线仅适用于特定类别的星系，即大质量晚型星系（$T$-type $\geq1$，$M_\mathrm{star}\gtrsim10^{10.8}M_\odot$）和 S0 型星系（$T$-type$=-1$ 或 $0$，$M_\mathrm{star}\gtrsim10^{10.0}M_\odot$）。晚型星系在大半径处的 RC 随 $M_\mathrm{star}$ 减小而更陡地上升，其斜率在 $M_\mathrm{star}\approx10^{9.7}M_\odot$ 处增至约 $+9$ km s$^{-1}$kpc$^{-1}$。相比之下，椭圆星系（$T$-type $\le-2$）在大半径处具有下降的 RCs。其斜率随 $M_\mathrm{star}$ 减小而更负，并在 $M_\mathrm{star}\approx10^{10.2}M_\odot$ 处达到 $-15$ km s$^{-1}$kpc$^{-1}$ 之负。我们还发现 RC 的内斜率在 $M_\mathrm{star}\approx10^{10.5}M_\odot$ 的椭圆星系中最高，并随 $T$-type 增大或 $M_\mathrm{star}$ 偏离 $10^{10.5}M_\odot$ 而减小。转折半径 $R_t$ 处的速度随 $M_\mathrm{star}$ 增大而更高，且 $R_t$ 随 $M_\mathrm{star}$ 更大和 $T$-type 更晚而更大。我们表明 RC 的内斜率与中心面恒星质量密度耦合，这意味着星系中心区域的引力势由重子物质主导。借助物质分布的简单模型，我们讨论了是什么决定了 RCs 的形状。