[論文レビュー] A Virgo Environmental Survey Tracing Ionised Gas Emission (VESTIGE).IV. A tail of Ionised Gas in the Merger Remnant NGC 4424

A. Boselli, Matteo Fossati+32 more|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 2018

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

ひとこと要約

本研究では、銀河団環境における合体残骸であるNGC 4424に、10 kpcの長さの電離ガス尾が、110 kpcのHI尾とは反対方向に存在することを特定した。これは、継続的なラム圧ストリッピングが進行中であることを示している。多波長データから、電離ガスは中心部で光電離されており、外側に向かってショック電離へと移行している。これは、ラム圧を克服する中央部の星形成爆発風によって駆動されている可能性が高く、フィードバックが銀河団銀河における星形成の抑制に寄与することを直接的証明するものである。

ABSTRACT

We have observed the late-type peculiar galaxy NGC 4424 during VESTIGE, a blind narrow-band Halpha[NII] imaging survey of the Virgo cluster carried out with MegaCam at the CFHT. The presence of a 110 kpc long HI tail in the S direction indicates that this galaxy is undergoing a ram pressure stripping event. The deep narrow-band image revealed the presence of a low surface brightness ionised gas tail ~10 kpc long extending from the centre of the galaxy to the NW direction, in the direction opposite to the HI tail. Chandra and XMM X-rays data do not show any compact source in the nucleus nor the presence of an extended tail of hot gas, while MUSE spectroscopy indicates that the gas is photo-ionised in the inner regions and shock-ionised in the outer parts. IFU spectroscopy confirms that the ionised gas is kinematically decoupled from the stellar component and indicates the presence of two kinematically distinct structures in the stellar disc. The analysis of the SED of the galaxy indicates that the activity of star formation has been totally quenched in the outer disc ~ 250-280 Myr ago, while only reduced by ~80% in the central regions. All this observational evidence suggests that NGC 4424 is the remnant of an unequal-mass merger occurred <= 500 Myr ago, when the galaxy was already a member of the Virgo cluster, now undergoing a ram pressure stripping event which has removed the gas and quenched the activity of star formation in the outer disc. The tail of ionised gas probably results from the outflow produced by a central starburst fed by the collapse of gas induced by the merging episode. This outflow is sufficiently powerful to overcome the ram pressure induced by the intracluster medium on the disc of the galaxy crossing the cluster. This analysis thus suggests that feedback can participate in the quenching process of galaxies in high-density regions.

研究の動機と目的

• NGC 4424は、最近星形成が停止した合体残骸である。
• 長い電離ガス尾がHI尾とは反対方向にあるという事実は、ラム圧ストリッピングと内部フィードバックの複雑な相互作用を示唆している。
• 本研究の目的は、中心部の星形成爆発からのフィードバックが、ラム圧を克服してガスを放出できるかどうかを特定することである。
• 外部ストリッピングと内部噴流の区別をつけるために、電離ガスの運動学的状態と電離状態を調査する。
• 本研究の目的は、密集した銀河団環境における星形成の抑制に、フィードバックが果たす役割を評価することである。

提案手法

• 本研究では、VESTIGE調査の一環として、カナダ・フランス・ハイチ国立望遠鏡（CFHT）のMegaCamを用いて、深さの高い幅帯Hα+[NII]画像を取得した。
• ChandraおよびXMMのX線観測、MUSE IFU分光、ファブリ・ペロー分光の多波長データを統合した。
• 星形成歴の推定に、スペクトルエネルギー分布（SED）モデリングを用いた。
• MUSEおよびファブリ・ペロー分光データからの診断ライン比を用いて、電離機構を同定した。
• IFUデータの速度マップを用いて、電離ガスと星の間の運動学的デカップリングを定量した。
• 理論的星形成歴と比較することで、SEDモデリングを用いて、星形成停止の年齢を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 4424に見られる10 kpcの電離ガス尾の起源は何か。なぜHI尾とは反対方向に延びているのか。
• RQ2 NGC 4424の電離ガスは光電離されているのか、ショック電離されているのか。電離状態は尾全体でどのように変化するか。
• RQ3 中心部の星形成爆発からの内部フィードバックが、電離ガスの噴流を駆動する役割を果たしているのか。
• RQ4 最近の合体イベントは、NGC 4424におけるラム圧ストリッピングの効率にどのように影響しているか。
• RQ5 ラム圧ストリッピングと比較して、フィードバックが星形成の抑制に果たす寄与度はどの程度か。

主な発見

• 電離ガス尾は、銀河中心から約10 kpcにわたり西北方向に延びており、星のディスクに垂直であり、110 kpcのHI尾とは反対方向にある。
• 電離ガスの表面輝度は低く、Σ(Hα) ≈ 4 × 10⁻¹⁸ erg s⁻¹ cm⁻² arcsec⁻² である。
• 内側領域では光電離が支配的であり、外側領域ではショック電離が支配的である。これは、中心部のフィードバックから外部ストリッピングへの移行を示している。
• 星のディスクには、運動学的に異なる2つの成分が存在し、過去の合体イベントを示している。
• 外側ディスクでは星形成が約250–280 Myr前に完全に停止しており、中心部では約80%減少している。
• 電離ガス尾は、ラム圧を克服する中心部の星形成爆発風によって駆動されている可能性が高く、フィードバックが銀河団環境におけるガスの除去に寄与することを示している。