[論文レビュー] A Virgo Environmental Survey Tracing Ionised Gas Emission (VESTIGE).V. Properties of the ionised gas filament of M87

A. Boselli, Matteo Fossati+23 more|Durham Research Online (Durham University)|Oct 23, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 115被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、M87における電離ガスフィラメントを、深さのある幅が狭いHα+[NII]撮像とMUSE IFU分光法を用いて調査し、AGNジェットによって駆動される衝撃波によって電離されたフィラメントが、南東方向に最大8 kpc、北西方向に3 kpcまで延びていることが明らかになった。速度差は1 kpc未満のスケールで約800 km s⁻¹に達しており、データはガスがAGNジェットによって駆動される拡張する電波バブルによる衝撃波によって電離されていることを支持している。これは、高温ハロー内の冷却不安定性または最近の降着イベントに起因する可能性がある。

ABSTRACT

We have observed the giant elliptical galaxy M87 during 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 Canada French Hawaii Telescope (CFHT). The deep narrow-band image confirmed the presence of a filament of ionised gas extending up to ~ 3 kpc in the north-western direction and ~ 8 kpc to the south-east, with a couple of plumes of ionised gas, the weakest of which, at ~ 18 kpc from the nucleus, was previously unknown. The analysis of deep optical images taken from the NGVS survey confirms that this gas filament is associated with dust seen in absorption which is now detected up to ~ 2.4 kpc from the nucleus. We have also analysed the physical and kinematical properties of the ionised gas filament using deep IFU MUSE data covering the central 4.8 x 4.8 kpc^2 of the galaxy. The spectroscopic data confirms a perturbed kinematics of the ionised gas, with differences in velocity of ~ 700-800 km s^-1 on scales of < 1 kpc. The analysis of 2D diagnostic diagrams and the observed relationship between the shock-sensitive [OI]/Halpha line ratio and the velocity dispersion of the gas suggest that the gas is shock-ionised.

研究の動機と目的

• 深さのある幅が狭いHα + [NII]撮像とIFU分光法を用いて、M87における電離ガスフィラメントの空間的および運動的性質を特徴づけること。
• 延長した電離ガスフィラメントの電離機構を特定し、AGN駆動の衝撃波と冷却不安定性のいずれが支配的かを区別すること。
• フィラメントが最近のガスを含む銀河の降着イベントに起因するのか、それとも高温ハローのガスの冷却に起因するのかを評価すること。
• ガス速度分散と衝撃に感受しやすいライン比の関係を調査し、電離物理を制約すること。

提案手法

• MegaCam/CFHTを用いた深さのある幅が狭いHα + [NII]撮像により、M87の中心4.8 × 4.8 kpc領域における電離ガス放射をマッピングすること。
• MUSE IFU分光法を用いて、中心4.8 × 4.8 kpc領域の電離ガスの運動学および速度分散を測定すること。
• 2次元の診断図（例：BPTに類似）を用いて、発光ライン比に基づき電離メカニズムを分類すること。
• [OI]/Hαライン比を衝撃診断として分析し、ガス速度分散と相関させて衝撃励起を推定すること。
• X線および電波データ（Chandra, VLA）と照合して、電離ガス構造が高温X線プラズマおよび電波バブルとどのように関連しているかを特定すること。
• NGVSの光学画像との比較により、電離ガスフィラメントに関連するチリ吸収を確認すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M87の中心領域を越えて、電離ガスフィラメントの空間的広がりと形状はどのようなものか？
• RQ2 観測された放射を引き起こす支配的電離メカニズムは何か—AGNジェットによる衝撃波か、高温ハローの冷却か？
• RQ3 電離ガスの運動学的性質、特にラインオブサイト速度差はフィラメント全体でどのように変化するか？
• RQ4 [OI]/Hαライン比とガス速度分散の間に相関があるか。これは衝撃電離を支持するか？
• RQ5 フィラメントの起源は何か—ガスを多く含む銀河の最近の降着か、高温ハローからの局所的冷却か？

主な発見

• 電離ガスフィラメントはM87の核から南東方向に最大約8 kpc、北西方向に約3 kpcまで延びており、東方向に約18 kpcの位置に、以前に検出されていなかった低表面輝度のプラウムが存在することが判明した。
• フィラメントは著しく摂動された速度場を示しており、1 kpc未満のスケールでラインオブサイト速度差が約700–800 km s⁻¹に達しており、複雑で多成分のガス運動を示している。
• [OI]/Hαライン比はガス速度分散とともに増加しており、これは光電離ではなく衝撃電離の強力な証拠である。
• 電離ガスは電波リブに存在せず、現在のジェットおよびカウンタージェットと一致しており、拡張する電波バブルとの相互作用を示唆している。
• フィラメント内の全電離ガス質量は数×10⁷ M⊙程度と推定され、最近の降着イベントまたは高温ハローからの冷却の両方と整合的である。
• NGVS画像で検出されたチリ吸収特徴は核から最大約2.4 kpcまで延びており、電離ガスフィラメントと一致しており、共通の起源（捕獲されたガス貯留または冷却ガス貯留）を支持している。