[論文レビュー] Chemical abundances of the PRGs UGC7576 and UGC9796. I. Testing the formation scenario

Marilena Spavone, E. Iodice+3 more|Max Planck Digital Library|Apr 11, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 61被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、宇宙フィラメントからの冷たいガス降着が極環銀河 UGC7576 および UGC9796 の極環構造の形成機構であるかどうかを検証するため、深さのある長スリット分光法を用いて HII領域の元素組成を分析した。低金属量（Z ≈ 0.4 Z☉ および 0.1 Z☉）で金属量勾配が認められないことから、UGC7576 に対しては冷たいガス降着が支持され、UGC9796 に対しては潮汐的または冷たいガス降着を含む混合メカニズムが妥当であると考えられる。

ABSTRACT

The study of the chemical abundances of HII regions in polar ring galaxies and their implications for the evolutionary scenario of these systems has been a step forward both in tracing the formation history of the galaxy and giving hints on the mechanisms at work during the building of disk by cold accretion process. It's now important to establish whether such results are typical for the class of polar disk galaxies as whole. The present work aims at checking the cold accretion of gas through a "cosmic filament" as a possible scenario for the formation of the polar structures in UGC7576 and UGC9796. If these form by cold accretion, we expect the HII regions abundances and metallicities to be lower than those of same-luminosity spiral disks, with values of the order of Z ~ 1/10 Zsun, as predicted by cosmological simulations. We have used deep long-slit spectra, obtained with DOLORES@TNG in the optical wavelengths, of the brightest HII regions associated with the polar structures to derive their chemical abundances and star formation rate. We used the "Empirical methods", based on the intensities of easily observable lines, to derive the oxygen abundance 12+log(O/H) of both galaxies. Such values are compared with those typical for different morphological galaxy types of comparable luminosity. The average metallicity values for UGC7576 and UGC9796 are Z = 0.4 Zsun and Z = 0.1 Zsun respectively. Both values are lower than those measured for ordinary spirals of similar luminosity and UGC7576 presents no metallicity gradient along the polar structure. These data, toghether with other observed features, available for the two PRGs in previous works, are compared with the predictions of simulations of tidal accretion, cold accretion and merging, to disentangle between these scenarios.

研究の動機と目的

• UGC7576 および UGC9796 の極環構造の形成が、宇宙フィラメントに沿った冷たいガス降着によって説明できるかどうかを検証すること。
• 観測された HII 領域の低金属量が、冷たいガス降着の宇宙論的シミュレーションの予測と整合するかどうかを評価すること。
• これらの極環銀河の化学的および運動的性質を、潮汐的降着および合体のシナリオと比較すること。
• 環境的文脈および同伴銀河の存在が、形成メカニズムを制約する役割を果たすかどうかを評価すること。
• 観測された金属量および構造的特徴が、階層的銀河形成モデルと整合するかどうかを特定すること。

提案手法

• DOLORES@TNG を用いて、UGC7576 および UGC9796 の極構造に位置する最も明るい HII 領域の深さのある長スリット光学分光法を取得した。
• 観測可能な発光線強度（例：Hα、[O III]λ5007）に基づく経験的手法を適用し、酸素含有量 12+log(O/H) を導出した。
• 導出された酸素含有量から金属量 (Z) を計算し、類似した光度を持つスパイラル銀河の金属量と比較した。
• VLA HI 絵巻き画像および光学画像からの運動学的および形態的データを用いて、軌道配置および可能性のある寄与銀河を評価した。
• 観測された金属量および構造的特徴が、冷たいガス降着および潮汐的相互作用の流体力学的シミュレーションの予測と整合するかどうかを評価した。
• 5×銀河径の範囲内で環境の過密度および同伴銀河の分布を分析し、潮汐的降着の可能性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UGC7576 および UGC9796 の HII 領域で観測された低金属量は、宇宙フィラメントからの純粋なガス降着と整合するか？
• RQ2 UGC7576 の極構造に金属量勾配が認められないことは、潮汐的または合体的シナリオよりも冷たいガス降着起源を支持するか？
• RQ3 UGC9796 の高い HI 質量と低金属量は、冷たいガス降着によって説明可能か、それとも同伴銀河からの潮汐的降着がより妥当か？
• RQ4 同伴銀河およびその HI 分布は、UGC9796 の極環構造の形成メカニズムを制約するために果たす役割は何か？
• RQ5 観測されたバリオン質量、速度分散、金属量の値は、ディスク形成の宇宙論的シミュレーションの予測とどのように一致するか？

主な発見

• UGC7576 の平均金属量は Z = 0.4 Z☉ であり、類似した光度を持つ典型的なスパイラル銀河よりも顕著に低く、冷たいガス降着を支持する。
• UGC9796 は金属量 Z = 0.100 ± 0.001 Z☉ を示し、スパイラル銀河の外縁領域で予想される範囲を下回っており、非常に純粋なガスの降着を示唆する。
• UGC7576 は極構造に沿って金属量勾配を示さず、宇宙フィラメントからの一様で継続的な低金属量ガス降着と整合的である。
• UGC7576 の高いバリオン質量（7.86 × 10⁹ M☉）および広範な HI 拡がりは、矮星銀河の潮汐的破壊による形成とは整合しない。
• UGC9796 の環境には、HI 分布が整列し、ガス質量が約 10⁹ M☉ の潜在的寄与銀河（MCG+07-31-049）が存在し、潮汐的降着が可能なメカニズムであることを支持する。
• UGC7576 の低金属量、高いガス質量、および近隣に同伴銀河のない環境は、冷たいガス降着が主な形成メカニズムであることを支持するが、UGC9796 は潮汐的または冷たいガス降着を含むハイブリッドなシナリオである可能性が高い。