[論文レビュー] Cold gas properties of the Herschel Reference Survey. III. Molecular gas stripping in cluster galaxies
本研究は、ハーシェル・リファレンス・サーベイを用いて、バーヴォ・銀河団内のスパイラル銀河における分子ガス欠如の原因を調査した。ラム圧ストリッピングは、分子ガスが中心に集中しているため、原子ガスよりも分子ガスの除去が非効率であることが判明し、H₂欠如銀河は、星形成の抑制によって青シーケンスから赤シーケンスへと進化する。
The HRS is a complete volume-limited sample of nearby objects including Virgo cluster and isolated objects. Using a recent compilation of HI and CO data we study the effects of the cluster on the molecular gas content of spiral galaxies. We first identify M* as the scaling variable that traces the total H2 mass of galaxies better. We show that, on average, HI-deficient galaxies are significantly offset from the M(H2) vs. M* relation for HI-normal galaxies. We use the M(H2) vs. M* scaling relation to define the H2-deficiency parameter. This parameter shows a weak and scattered relation with the HI-def, here taken as a proxy for galaxy interactions with the cluster environment. We also show that, as for the HI, the extent of the H2 disc decreases with increasing HI-deficiency. These results show that cluster galaxies have, on average, a lower H2 content than similar objects in the field. The slope of the H2-def vs. HI-def relation is less than 1, while the D(HI)/D(i) vs. HI-def relation is steeper than the D(CO)/D(i) vs. HI-def relation, thereby indicating that the H2 gas is removed less efficiently than the HI. This result can be understood if the HI is distributed on a flat disc more extended than the stellar disc, thus less anchored to the gravitational potential well of the galaxy than the H2. There is a clear trend between the NUV-i colour and H2-def, which suggests that H2 removal quenches the activity of star formation. This causes galaxies migrate from the blue cloud to the green valley and, eventually, to the red sequence. The total gas-consumption timescale of gas deficient cluster galaxies is comparable to that of isolated systems, and is significantly larger than the typical timescale for total gas removal in a ram pressure stripping process, thus suggesting that ram pressure, rather than starvation, is the dominant process driving the evolution of these cluster galaxies.
研究の動機と目的
- 集団環境がスパイラル銀河の分子ガス含有量に与える影響を調査すること。
- 均一なサンプルを用いて、集団銀河とフィールド銀河との比較で、分子ガス欠如度を定量化すること。
- ラム圧ストリッピングか、分子ガス形成の低下が、集団銀河におけるガス欠如の原因であるかを特定すること。
- 分子ガス除去が、星形成の不活性化および青シーケンスから赤シーケンスへの銀河変容に果たす役割を評価すること。
提案手法
- ハーシェル・リファレンス・サーベイから、Kバンドで選別されたボリューム制限付きの近傍銀河サンプルを構築し、バーヴォ銀河団および孤立フィールド銀河を含めた。
- 星の質量と分子ガス質量のスケーリング関係を用いて、与えられた星の質量における観測値と期待値の対数差としてH₂欠如パラメータを定義した。
- H₂欠如度をH i欠如度（環境的摂動の代理指標）およびディスクのスケール長などの構造的パラメータと相関させた。
- 17個のCOマッピング済み銀河のサブサンプルのCOおよびH iデータを分析し、分子ガスおよび原子ガスディスクの半径的広がりを評価した。
- ガス消費時間スケール（τ_gas、τ_gas,R）を推定し、流体力学的シミュレーションからのラム圧ストリッピング時間スケール（τ_RP）と比較した。
- NUV-i色指数を特定星形成率の代理指標として用い、H₂欠如度と不活性化の関係を結びつけた。
実験結果
リサーチクエスチョン
- RQ1集団銀河における分子ガス欠如は、ラム圧ストリッピングによるものか、それとも分子ガス形成の低下によるものか？
- RQ2集団環境において、分子ガスの除去効率は原子ガスの除去効率と比べてどうか？
- RQ3H₂欠如度と集団銀河におけるガスディスクの構造的断片化の関係は何か？
- RQ4ガス消費時間スケールとラム圧ストリッピング時間スケールの比較は、集団銀河の進化にどのように寄与するか？
- RQ5分子ガス欠如は、青シーケンスから赤シーケンスへの銀河の移行をどの程度引き起こすか？
主な発見
- バーヴォ銀河団のH₂欠如銀河は、M(H₂)対M_star関係から4σの有意なずれを示しており、分子ガス含有量に体系的な欠如が存在することを示している。
- H₂欠如パラメータはH i欠如度と弱く散らばった相関を示しており、環境が両相に対しても影響を与えるが、反応の仕方が異なることを示唆している。
- 分子ガスディスクの半径（D(CO)/D(i)）はH i欠如度の増加とともに減少し、勾配は-0.36である。これは外側から順次ストリッピングが進行していることを示している。
- 原子ガスディスクの半径（D(H i)/D(i)）は、分子ガスディスクよりも急激に減少し（勾配=-0.50）、原子ガスがより効率的にストリッピングされていることを示している。
- 全ガス消費時間スケール（τ_gas,R ≈ 3.0–3.3 Gyr）は、ラム圧ストリッピング時間スケール（τ_RP ≈ 1.5 Gyr）よりも顕著に長く、ラム圧がガス除去の主因であることを示している。
- H₂欠如集団銀河の分子ガス消費時間スケールはτ_H₂ ≈ 1.2 Gyr、全ガス消費時間スケールはτ_gas ≈ 2.6 Gyrであり、ガスストリッピングによる不活性化が内部消費によるものより妥当であることが一致している。
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このレビューはAIが作成し、人間の編集者が確認しました。