Investigation of Shell Galaxies in Illustris TNG Simulation with Different Lines of Sight

Abstract

Stellar shells are low surface brightness structures that appear as concentric arcs around galaxies and are formed during galaxy mergers. Shells are aligned with the main axis of the galaxy and expand away from the centre after they form. Therefore, the outermost shell is used to estimate the start of merger time. This estimated time is considered the lower limit for the merger of galaxies. However, the visibility and radii of the shells vary depending on the line of sight of the galaxy. The fact that galaxies can only be observed from one line of sight makes an accurate understanding of such structures difficult; therefore, analyses of different lines of sight can only be performed with cosmological simulations. Using the Illustris TNG50 cosmological simulation, the dependence of the shell radii on the projection of the galaxy relative to the observer was studied. In the simulation, nine different lines of sight were determined for a galaxy and the farthest shell distance in each direction was measured. These measurements were analysed to evaluate the effects of the line of sight on the outermost shell distance. The study reveals how the shell distribution varies with the line of sight.

Keywords

• Galaxies: kinematics and dynamics
• galaxies: evolution
• simulations
• tidal disruption events

Illustris TNG Simülasyonundaki Kabuk Gökadaların Farklı Bakış Doğrultularıyla İncelenmesi

Öz

Yıldızıl kabuklar, gökadaların etrafında eşmerkezli yaylar şeklinde görülen düşük yüzey parlaklığına sahip yapılardır ve gökada birleşmeleri sırasında oluşurlar. Kabuklar, gökadanın ana ekseniyle hizalıdır ve oluştuktan sonra merkezden uzaklaşarak genişler. Bu nedenle, en dıştaki kabuk, birleşme başlangıç zamanını tahmin etmek için kullanılır. Tahmin edilen bu süre gökadaların birleşmesindeki alt sınır olarak değerlendirilir. Ancak kabukların görünürlüğü ve yarıçapları, gökadanın bakış doğrultusuna göre değişiklik gösterir. Gökadaların yalnızca bir bakış doğrultusundan gözlemlenebilmesi, bu tür yapıların doğru bir şekilde anlaşılmasını zorlaştırır; bu nedenle, farklı bakış doğrultularına dair analizler yalnızca kozmolojik simülasyonlarla gerçekleştirilebilir. Illustris TNG50 kozmolojik simülasyonu kullanılarak, kabuk yarıçaplarının gözlemciye göre gökadanın izdüşümüne olan bağımlılığı incelenmiştir. Simülasyonda, bir gökada için dokuz farklı bakış doğrultusu belirlenmiş ve her doğrultuda en uzak kabuk mesafesi ölçülmüştür. Bu ölçümler, bakış doğrultularının en uzak kabuk mesafesi üzerindeki etkilerini değerlendirmek için analiz edilmiştir. Çalışma, kabuk dağılımının bakış doğrultusuna göre nasıl değiştiğini ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Galaxies: kinematics and dynamics
• galaxies: evolution
• simulations
• tidal disruption events

References

1. Arp H., 1966, Astrophysical Journal Supplement, 14, 1
2. Atkinson A. M., Abraham R. G., Ferguson A. M. N., 2013, AJ, 765, 28
3. Bílek M., Ebrová I., Jungwiert B., Jílková L., Bartošková K., 2015, Canadian Journal of Physics, 93, 203
4. Bílek M., Cuillandre J.-C., Gwyn S., Ebrová I., Bartošková K., Jungwiert B., Jílková L., 2016, A&A, 588, A77
5. Conselice C. J., Mundy C. J., Ferreira L., Duncan K., 2022, AJ, 940, 168
6. Duc P.-A., ve dig., 2014, MNRAS, 446, 120–143
7. Ebrova I., 2013, Shell galaxies: kinematical signature of shells, satellite galaxy disruption and dynamical friction (arXiv:1312.1643)
8. Ebrová I., Bílek M., Yıldız M. K., Eliášek J., 2020, A&A, 634, A73

9. Hausman M. A.; Ostriker J. P., 1978, AJ
10. Lambas D. G., Alonso S., Mesa V., O’Mill A. L., 2012, A&A, 539, A45
11. Malin D. F.; Carter D., 1983, Astrophysical Journal Supplement
12. Marinacci F., ve dig., 2018, MNRAS
13. Naiman J. P., ve dig., 2018, MNRAS, 477, 1206–1224
14. Nelson D., ve dig., 2017, MNRAS, 475, 624–647
15. Nelson D., ve dig., 2019, MNRAS, 490, 3234–3261
16. Pillepich A., ve dig., 2017a, MNRAS, 473, 4077–4106
17. Pillepich A., ve dig., 2017b, MNRAS, 475, 648–675
18. Pillepich A., ve dig., 2019, MNRAS, 490, 3196–3233
19. Prieur J. L., 1990, International Conference on Dynamics and Interactions of Galaxies
20. Schweizer F., Seitzer P., 1988, AJ
21. Sikkema G., Carter D., Peletier R. F., Balcells M., Del Burgo C., Valentijn E. A., 2007, A&A, 467, 1011
22. Springel V., ve dig., 2017, MNRAS, 475, 676–698
23. Weil M., Hernquist L., 1993, Astronomical Society of the Pacific Conference Series