[論文レビュー] A Virgo Environmental Survey Tracing Ionised Gas Emission. VESTIGE VIII. Bridging the cluster-ICM-galaxy evolution at small scales

A. Longobardi, A. Boselli+21 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2020

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 135被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、バーヴォ・銀河団の3つの銀河（NGC 4330、NGC 4522、NGC 4654）のリム圧力ストリッピング尾における遠赤外線ダスト放射を、VESTIGE Hα、Herschel SPIRE 250 µm、およびVIVA HIデータを用いて測定した。ダストは尾においてイオン化ガスおよび原子ガスと密接に一致しており、ダスト対ガス質量比は約10⁻³であり、銀河ディスクのそれよりも最大15倍も低い。これは外側から剥がれる形でのストリッピングを示し、リム圧力が銀河間媒体（ICM）へのダスト注入の主要メカニズムであることを支持する。

ABSTRACT

15 pages, 7 images, 4 tables. Accepted on A\&A

研究の動機と目的

• ストリップされた星間物質におけるダストとガスの相対的分布および質量比を分析することで、小スケールでのクラスタ-ICM-銀河進化を結びつける。
• リム圧力ストリッピングを受ける銀河において、ダストがイオン化ガスおよび原子ガスと同じストリッピングパターンに従うかどうかを特定する。
• ストリップされた尾におけるダスト対ガス質量比を定量し、銀河の星形成質量、金属量、ダスト温度といった性質と関連付ける。
• リム圧力ストリッピングが銀河間媒体（ICM）へのダスト注入に果たす役割を評価し、その金属豊度上昇に寄与するかを検討する。

提案手法

• ストリップされた尾におけるイオン化ガス、原子水素、およびダストの空間的分布を追跡するために、VESTIGE Hα、Herschel SPIRE 250 µm、およびVIVA HIデータを統合して分析した。
• 尾における遠赤外線放射度（250 µm）とHI放射度を測定し、ダストおよびガス質量を推定した。
• 銀河の星形成質量、金属量、およびダスト温度を関数としてダスト対ガス質量比を計算した。
• ダスト温度の推定値（NGC 4330およびNGC 4522では Td ≲25 K、NGC 4654では Td ≲20 K）を用いて、ストリップされた物質の物理的状態を推察した。
• 近隣銀河の本体部分におけるダスト対ガス比と比較することで、相対的なガス脱出度を評価した。
• リム圧力ストリッピング下でのダスト注入率を約3.2 M⊙ yr⁻¹と推定することで、ICMの金属豊度上昇に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バーヴォ銀河団のストリップされた尾において、ダスト、イオン化ガス（Hα）、および原子ガス（HI）の空間的分布はどのように比較されるか？
• RQ2 ストリップされた星間物質におけるダスト対ガス質量比は何か？ また、それらは銀河本体のそれと比べてどう異なるか？
• RQ3 ストリップされた成分におけるダスト対ガス質量比と金属量の間に相関があるか？ これはダスト分布にどのような含意をもたらすか？
• RQ4 ストリップされた尾におけるダストはどれほど冷たいか？ その温度はストリッピングメカニズムに何を示唆するか？
• RQ5 リム圧力ストリッピングは、銀河間媒体（ICM）へのダスト注入にどの程度寄与しているか？

主な発見

• ストリップされた尾におけるダスト分布は、HαおよびHI放射ガスと密接に一致しており、Bバンド25等星等線で定義される光学的ディスクをはるかに超えて延長している。
• NGC 4330では2.0 ± 0.6 × 10⁻³、NGC 4522では0.7 ± 0.1 × 10⁻³、NGC 4654では0.4 ± 0.03 × 10⁻³のダスト対ガス質量比を示した。これは、同程度の銀河の本体部分のそれよりも顕著に低い。
• 金属量とダスト対ガス質量比の間には負の傾向が観測され、金属量の高い系においてダストがより中心に集中している可能性を示唆している。
• ストリップされたダストは冷たく、NGC 4330およびNGC 4522では25 K未満、NGC 4654では20 K未満の温度を示しており、星間物質が外側から剥がれる形のストリッピングと整合的である。
• 観測されたダスト対ガス比と冷たい温度は、銀河が外側から優先的にストリップされ、外側の冷たいダスト豊富な領域が最初に剥がれるという解釈を支持している。
• バーヴォ銀河団中心から3°以内の尾にダストが検出されたことは、1 Mpcまで広がる拡散的ICMダストと整合的であり、リム圧力ストリッピングがICMへのダスト注入の主要メカニズムであることを支持する。注入率は約3.2 M⊙ yr⁻¹である。