Published June 1, 2023 | Version v1
Publication Open

The extended Planetary Nebula Spectrograph (ePN.S) early-type galaxy survey: The specific angular momentum of ETGs

Creators

  • 1. Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
  • 2. Johns Hopkins University
  • 3. European Southern Observatory
  • 4. Universidad Nacional de La Plata
  • 5. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 6. University of Waterloo
  • 7. Perimeter Institute
  • 8. University of Turku
  • 9. University of Oxford
  • 10. Sun Yat-sen University
  • 11. Astronomical Observatory of Capodimonte

Description

Mass and angular momentum are key parameters of galaxies. Their co-evolution establishes an empirical relation between the specific stellar angular momentum j* and the stellar mass M* that depends on morphology. In this work, we measure j* in a sample of 32 early type galaxies (ETGs) from the ePN.S survey, using full 2D kinematic information out to a mean 6Re. We present lambda and j* profiles. We derive the distribution of these galaxies on the total j*-M* plane and determine the ratio between the stellar j* and the specific angular momentum of the host dark matter halo. The radially extended, 2D kinematic data show that the stellar halos of ETGs do not contain large stellar mass fractions of high j*. The j*-profiles of fast-rotator ETGs are largely converged within the range of the data. For slow rotators, j* is still rising and is estimated to increase beyond 6Re by up to 40%. More than 60% of their halo angular momentum is in misaligned rotation. We find that the ePN.S ETG sample displays the well-known correlation between j*, M*, and morphology: elliptical galaxies have systematically lower j* than similar mass S0 galaxies. However, fast and slow rotators lie on the same relation within errors with the slow rotators falling at the high M* end. A power-law fit to the j*-M* relation gives a slope of 0.55+-0.17 for the S0s and 0.76+-0.23 for the ellipticals, with normalisation about 4 and 9 times lower than spirals, respectively. The estimated retained fraction of angular momentum at 10^10-10^10.5 Msun is 25% for S0s and >10% for ellipticals, and decreases by 1.5 orders of magnitude at M*~10^12 Msun. Our results show that ETGs have substantially lower j* than spiral galaxies with similar M*. Their j* must be lost during their evolution, and/or retained in the hot gas component and the satellite galaxies that have not yet merged with the central galaxy. [abridged]

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الكتلة والزخم الزاوي هي المعلمات الرئيسية للمجرات. ينشئ تطورهم المشترك علاقة تجريبية بين الزخم الزاوي النجمي المحدد j* والكتلة النجمية M* التي تعتمد على التشكل. في هذا العمل، نقيس j* في عينة من 32 مجرة من النوع المبكر (ETGs) من مسح ePN.S، باستخدام معلومات حركية ثنائية الأبعاد كاملة إلى متوسط 6Re. نقدم ملفات تعريف لامدا و * j. نستمد توزيع هذه المجرات على المستوى الكلي j*- M* ونحدد النسبة بين النجم j* والزخم الزاوي المحدد لهالة المادة المظلمة المضيفة. تُظهر البيانات الحركية ثنائية الأبعاد الممتدة شعاعيًا أن الهالات النجمية لـ ETGs لا تحتوي على أجزاء كبيرة من الكتلة النجمية عالية j*. تتقارب ملفات j* - لمجموعات ETG ذات الدوران السريع إلى حد كبير ضمن نطاق البيانات. بالنسبة للدوارات البطيئة، لا تزال j* ترتفع ويقدر أن تزيد إلى ما بعد 6Re بنسبة تصل إلى 40 ٪. أكثر من 60 ٪ من الزخم الزاوي للهالة في دوران غير متجانس. نجد أن عينة ePN.S ETG تعرض العلاقة المعروفة بين j* و M* والمورفولوجيا: المجرات الإهليلجية لها j* أقل بشكل منهجي من مجرات S0 ذات الكتلة المماثلة. ومع ذلك، فإن الدوارات السريعة والبطيئة تقع على نفس العلاقة داخل الأخطاء مع الدوارات البطيئة التي تسقط في نهاية M* العالية. يعطي قانون القوة المناسب للعلاقة j*- M* ميلًا قدره 0.55 +-0.17 لـ S0s و 0.76 +-0.23 للإهليلجيات، مع تطبيع أقل بحوالي 4 و 9 مرات من اللوالب، على التوالي. الجزء المحتفظ به المقدر من الزخم الزاوي عند 10^10-10^10.5 Msun هو 25 ٪ لـ S0s و >10 ٪ للبيضاوي، وينخفض بمقدار 1.5 من الحجم عند M*~10^12 Msun. تظهر نتائجنا أن ETGs لديها j* أقل بكثير من المجرات الحلزونية ذات M* المماثلة. يجب أن تضيع j* أثناء تطورها، و/أو يتم الاحتفاظ بها في مكون الغاز الساخن والمجرات الساتلية التي لم تندمج بعد مع المجرة المركزية. [مختصر]

Translated Description (French)

La masse et le moment angulaire sont des paramètres clés des galaxies. Leur co-évolution établit une relation empirique entre le moment angulaire stellaire spécifique j* et la masse stellaire M* qui dépend de la morphologie. Dans ce travail, nous mesurons j* dans un échantillon de 32 galaxies de type précoce (ETG) de l'enquête ePN.S, en utilisant des informations cinématiques 2D complètes jusqu'à une moyenne de 6Re. Nous présentons les profils lambda et j*. Nous dérivons la distribution de ces galaxies sur le plan total j*-M* et déterminons le rapport entre le j* stellaire et le moment angulaire spécifique du halo de matière noire hôte. Les données cinématiques 2D étendues radialement montrent que les halos stellaires des ETG ne contiennent pas de grandes fractions de masse stellaire de j* élevé. Les profils j* des ETG à rotation rapide sont largement convergents dans la plage des données. Pour les rotateurs lents, j* est toujours en hausse et devrait augmenter au-delà de 6Re jusqu'à 40 %. Plus de 60 % de leur moment cinétique de halo est en rotation mal alignée. Nous constatons que l'échantillon ePN.S ETG présente la corrélation bien connue entre j*, M* et la morphologie : les galaxies elliptiques ont systématiquement une j* plus faible que les galaxies de masse similaire S0. Cependant, les rotateurs rapides et lents reposent sur la même relation dans les erreurs avec les rotateurs lents tombant à l'extrémité M* élevée. Une loi de puissance adaptée à la relation j*-M* donne une pente de 0,55 + - 0,17 pour les S0 et de 0,76 + - 0,23 pour les elliptiques, avec une normalisation environ 4 et 9 fois plus faible que les spirales, respectivement. La fraction retenue estimée du moment cinétique à 10^10-10^10,5 Msun est de 25% pour les S0 et >10% pour les elliptiques, et diminue de 1,5 ordre de grandeur à M*~10^12 Msun. Nos résultats montrent que les ETG ont des j* sensiblement plus faibles que les galaxies spirales avec des M* similaires. Leur j* doit être perdu au cours de leur évolution, et/ou retenu dans la composante gaz chaud et les galaxies satellites qui n'ont pas encore fusionné avec la galaxie centrale. [abrégé]

Translated Description (Spanish)

La masa y el momento angular son parámetros clave de las galaxias. Su coevolución establece una relación empírica entre el momento angular estelar específico j* y la masa estelar M* que depende de la morfología. En este trabajo, medimos j* en una muestra de 32 galaxias de tipo temprano (ETG) de la encuesta ePN.S, utilizando información cinemática 2D completa hasta una media de 6Re. Presentamos perfiles lambda y j*. Derivamos la distribución de estas galaxias en el plano j*-M* total y determinamos la relación entre la j* estelar y el momento angular específico del halo de materia oscura anfitrión. Los datos cinemáticos 2D extendidos radialmente muestran que los halos estelares de los ETG no contienen grandes fracciones de masa estelar de alta j*. Los perfiles j* de los ETG de rotación rápida convergen en gran medida dentro del rango de los datos. Para los rotadores lentos, j* sigue aumentando y se estima que aumentará más allá de 6Re hasta en un 40%. Más del 60% de su momento angular halo está en rotación desalineada. Encontramos que la muestra ETG de ePN.S muestra la correlación bien conocida entre j*, M* y la morfología: las galaxias elípticas tienen sistemáticamente j* más bajas que las galaxias S0 de masa similar. Sin embargo, los rotadores rápidos y lentos se encuentran en la misma relación dentro de los errores con los rotadores lentos cayendo en el extremo M* alto. Un ajuste de ley de potencia a la relación j*-M* da una pendiente de 0,55 + - 0,17 para las S0s y 0,76 + - 0,23 para las elípticas, con una normalización aproximadamente 4 y 9 veces menor que las espirales, respectivamente. La fracción retenida estimada de momento angular a 10^10-10^10.5 Msun es del 25% para S0s y >10% para elípticas, y disminuye en 1.5 órdenes de magnitud a M*~10^12 Msun. Nuestros resultados muestran que los ETG tienen j* sustancialmente más bajos que las galaxias espirales con M* similar. Su j* debe perderse durante su evolución, y/o retenerse en el componente de gas caliente y las galaxias satélite que aún no se han fusionado con la galaxia central. [abreviado]

Files

aa46234-23.pdf.pdf

Files (24 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
24 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المسح الطيفي للسديم الكوكبي الموسع (ePN.S) من النوع المبكر للمجرة: الزخم الزاوي المحدد لـ ETGs
Translated title (French)
The extended Planetary Nebula Spectrograph (ePN.S) early-type galaxy survey : The specific angular momentum of ETG
Translated title (Spanish)
El estudio de galaxias de tipo temprano del espectrógrafo de nebulosa planetaria extendida (ePN.S): el momento angular específico de los ETG

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4367308134
DOI
10.1051/0004-6361/202346234

Is supplement to
https://openalex.org/W4313591799 (Other)
https://openalex.org/W4311991179 (Other)
https://openalex.org/W3127081719 (Other)
https://openalex.org/W3105569209 (Other)
https://openalex.org/W3103395327 (Other)
https://openalex.org/W3102710178 (Other)
https://openalex.org/W2902534990 (Other)
https://openalex.org/W2798600423 (Other)
https://openalex.org/W2063027921 (Other)
https://openalex.org/W2055680474 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1532082951
  • https://openalex.org/W1786331656
  • https://openalex.org/W1850774354
  • https://openalex.org/W1884924588
  • https://openalex.org/W1922900505
  • https://openalex.org/W1965672644
  • https://openalex.org/W1970381301
  • https://openalex.org/W1973710919
  • https://openalex.org/W1976118175
  • https://openalex.org/W1976316789
  • https://openalex.org/W1976498520
  • https://openalex.org/W1976866361
  • https://openalex.org/W197783772
  • https://openalex.org/W1979526209
  • https://openalex.org/W1983213451
  • https://openalex.org/W1984716389
  • https://openalex.org/W1993324202
  • https://openalex.org/W1994837005
  • https://openalex.org/W1999624500
  • https://openalex.org/W2006340638
  • https://openalex.org/W2015402290
  • https://openalex.org/W2016094316
  • https://openalex.org/W2017416565
  • https://openalex.org/W2024447313
  • https://openalex.org/W2029083557
  • https://openalex.org/W2031990986
  • https://openalex.org/W2038719534
  • https://openalex.org/W2043282235
  • https://openalex.org/W2047343187
  • https://openalex.org/W2054103046
  • https://openalex.org/W2059588423
  • https://openalex.org/W2062557349
  • https://openalex.org/W2063693343
  • https://openalex.org/W2067563106
  • https://openalex.org/W2070678110
  • https://openalex.org/W2073990068
  • https://openalex.org/W2074259895
  • https://openalex.org/W2081520010
  • https://openalex.org/W2082331906
  • https://openalex.org/W2082670489
  • https://openalex.org/W2086421432
  • https://openalex.org/W2088034685
  • https://openalex.org/W2099696444
  • https://openalex.org/W2099823620
  • https://openalex.org/W2100480972
  • https://openalex.org/W2101317783
  • https://openalex.org/W2102490486
  • https://openalex.org/W2107040864
  • https://openalex.org/W2107895135
  • https://openalex.org/W2108207781
  • https://openalex.org/W2118151437
  • https://openalex.org/W2119277713
  • https://openalex.org/W2121516375
  • https://openalex.org/W2122952850
  • https://openalex.org/W2123125099
  • https://openalex.org/W2124811735
  • https://openalex.org/W2129760210
  • https://openalex.org/W2130707009
  • https://openalex.org/W2132579896
  • https://openalex.org/W2135334980
  • https://openalex.org/W2136208154
  • https://openalex.org/W2140980425
  • https://openalex.org/W2144180734
  • https://openalex.org/W2145086822
  • https://openalex.org/W2153783746
  • https://openalex.org/W2156184459
  • https://openalex.org/W2158622701
  • https://openalex.org/W2159310470
  • https://openalex.org/W2159354593
  • https://openalex.org/W2159487461
  • https://openalex.org/W2160023764
  • https://openalex.org/W2163117531
  • https://openalex.org/W2163197622
  • https://openalex.org/W2169811826
  • https://openalex.org/W2170924363
  • https://openalex.org/W2185926565
  • https://openalex.org/W2257344440
  • https://openalex.org/W2259399489
  • https://openalex.org/W2283943815
  • https://openalex.org/W2320001757
  • https://openalex.org/W2395579176
  • https://openalex.org/W2479052710
  • https://openalex.org/W2515353381
  • https://openalex.org/W2520553871
  • https://openalex.org/W2529434142
  • https://openalex.org/W2531227585
  • https://openalex.org/W2556892053
  • https://openalex.org/W2592088723
  • https://openalex.org/W2606028699
  • https://openalex.org/W2734538553
  • https://openalex.org/W2735395126
  • https://openalex.org/W2735531560
  • https://openalex.org/W2735710795
  • https://openalex.org/W2763902685
  • https://openalex.org/W2770347804
  • https://openalex.org/W2772189013
  • https://openalex.org/W2787465414
  • https://openalex.org/W2788712274
  • https://openalex.org/W2790602718
  • https://openalex.org/W2805598953
  • https://openalex.org/W2809045192
  • https://openalex.org/W2892039870
  • https://openalex.org/W2898604153
  • https://openalex.org/W2940849804
  • https://openalex.org/W2941874410
  • https://openalex.org/W2971450008
  • https://openalex.org/W2998453260
  • https://openalex.org/W3008492213
  • https://openalex.org/W3016490278
  • https://openalex.org/W3025999394
  • https://openalex.org/W3043015708
  • https://openalex.org/W3098109211
  • https://openalex.org/W3098544825
  • https://openalex.org/W3098629121
  • https://openalex.org/W3098723097
  • https://openalex.org/W3099552315
  • https://openalex.org/W3099627974
  • https://openalex.org/W3101102861
  • https://openalex.org/W3101284852
  • https://openalex.org/W3101391551
  • https://openalex.org/W3103114988
  • https://openalex.org/W3103524040
  • https://openalex.org/W3103982069
  • https://openalex.org/W3104037476
  • https://openalex.org/W3104728800
  • https://openalex.org/W3105522844
  • https://openalex.org/W3106273864
  • https://openalex.org/W3119801037
  • https://openalex.org/W3123599123
  • https://openalex.org/W3132752261
  • https://openalex.org/W3147317793
  • https://openalex.org/W3153538539
  • https://openalex.org/W3194734402
  • https://openalex.org/W3198488681
  • https://openalex.org/W3208980061
  • https://openalex.org/W3217175375
  • https://openalex.org/W4220759744
  • https://openalex.org/W4221009231
  • https://openalex.org/W4221098199
  • https://openalex.org/W4221125316
  • https://openalex.org/W4288076230
  • https://openalex.org/W4288841481
  • https://openalex.org/W4289800876
  • https://openalex.org/W4292508321
  • https://openalex.org/W4292875581
  • https://openalex.org/W4307564124
  • https://openalex.org/W4309758623
  • https://openalex.org/W4311505106
  • https://openalex.org/W4312045392