[論文レビュー] A Virgo Environmental Survey Tracing Ionised Gas Emission (VESTIGE).III. Star formation in the stripped gas of NGC 4254

A. Boselli, Matteo Fossati+23 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 167被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、スパイラル銀河NGC 4254の剥がれた中性ガス尾部に、60個のコンパクトで同年代のH II領域（70–500 pc）を特定した。これらは、光学的円盤から最大20 kpc離れた場所に位置し、VESTIGE調査による深紫外・可視光Hα+[NII]画像と多波長データを用いて、100 Myr以内に発生した一括の星形成バーストによって形成されたことが示された。これは、ラム圧ストリッピングによって駆動される、極端な銀河団環境における断続的でコンパクトな星形成を示している。

ABSTRACT

During pilot observations of the Virgo Environmental Survey Tracing Galaxy Evolution (VESTIGE), a blind narrow-band Halpha+[NII] imaging survey of the Virgo cluster carried out with MegaCam at the CFHT, we have observed the spiral galaxy NGC 4254 (M99). Deep Halpha+[NII] narrow-band and GALEX UV images revealed the presence of 60 compact (70-500 pc radius) star forming regions up to ~ 20 kpc outside the optical disc of the galaxy. These regions are located along a tail of HI gas stripped from the disc of the galaxy after a rapid gravitational encounter with another Virgo cluster member that simulations indicate occurred 280-750 Myr ago. We have combined the VESTIGE data with multifrequency data from the UV to the far-infrared to characterise the stellar populations of these regions and study the star formation process in an extreme environment such as the tails of stripped gas embedded in the hot intracluster medium. The colour, spectral energy distribution (SED), and linear size consistently indicate that these regions are coeval and have been formed after a single burst of star formation that occurred ~< 100 Myr ago. These regions might become free floating objects within the cluster potential well, and be the local analogues of compact sources produced after the interaction of gas-rich systems that occurred during the early formation of clusters.

研究の動機と目的

• 銀河団銀河の剥がれた星間物質（ISM）における星形成を調査すること。特に、高温の銀河団内物質（ICM）のような極端な環境を対象とする。
• NGC 4254の光学的円盤から遠く離れた場所に位置するコンパクトな星形成領域の星族および物理的性質を特徴づけること。
• これらの領域が同年代であり、短時間にわたる一括の星形成バーストによって形成されたかどうかを特定すること。
• これらの領域が、自由浮遊型の星団や球状星団、超コンパクト矮星銀河（UCD）のようなコンパクトな星団の前身である可能性を評価すること。

提案手法

• カナダ＝フランス＝ハワイ望遠鏡（CFHT）のMegaCamを用いて、VESTIGE調査の一環として深紫外・可視光Hα+[NII]画像を取得した。
• HαデータにGALEXのUV、光学のNGVS、およびアーカイブのHIデータを統合し、星形成とガスの形状を追跡した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングと色分析を用いて、コンパクトH II領域の星族の年齢と質量を推定した。
• UVから遠赤外までの多波長画像測光を用いて、ほこりの含有量、星形成率、星族質量関数を制約した。
• 運動学的・動力学的解析を実施し、星形成領域の安定性と将来の進化可能性を評価した。
• ラム圧ストリッピングおよび銀河相互作用の流体力学的シミュレーションと比較することで、形成スケールと環境の解釈を行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 4254の剥がれたガス尾部に観測されたコンパクトな星形成領域の年齢と同年代性は何か？
• RQ2 剥がれたガスにおける星形成プロセスは、通常の銀河円盤におけるものとどのように異なるか。特に、継続期間と空間的コンパクト性の観点で。
• RQ3 H II領域の起源は、一括のバーストによるものか、複数回の星形成イベントによるものか？
• RQ4 これらのコンパクト領域が、球状星団や超コンパクト矮星銀河（UCD）のような自由浮遊型星団へ進化できるか？
• RQ5 高温のICMにさらされているにもかかわらず、剥がれたガスで効率的な星形成が可能となる物理的条件は何か？

主な発見

• Hα+[NII]発光から、60個のコンパクトH II領域（半径70–500 pc）が特定され、NGC 4254の光学的円盤から最大20 kpcの距離に位置している。
• これらの領域の星族は同年代であり、一致するSEDフィッティングと色分析により、100 Myr以内に形成されたことが確認された。
• これらの領域は、280–750 Myr前に他の銀河団メンバーとの重力的相互作用によって剥がれたHIガス尾と関連している。
• これらの領域のガスの速度分散は、重力的収縮と巨大分子雲の形成を可能にするほど低く、高温ICMによる外部加熱から保護されている。
• これらの領域は、自由浮遊型星団、例えば球状星団、散在星団（DSC）、超コンパクト矮星銀河（UCD）の前身である可能性が高く、現在の星族質量は典型的なUCDより小さい。
• 観測結果は、銀河団環境における断続的星形成モデルを支持しており、数百万年間の短いバーストが、剥がれたガス内の高密度な凝縮領域に限定されることが示された。