[論文レビュー] Dark and luminous matter in the NGC 3992 group of galaxies, I. The large barred spiral NGC 3992

Roelof Bottema, Marc Verheijen|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Apr 19, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、棒状スパイラル銀河NGC 3992およびその付属銀河の高解像度H i観測を行い、棒駆動によるガス流入を示す中心のH iホールを明らかにした。回転曲線には非指数的光分布に起因する特徴が見られ、わずかに準最大円盤の傾向を示唆するが、例外的でないM/L比を伴う最大円盤シナリオも妥当であり、棒が高い円盤寄与によって維持されている可能性を示唆している。

ABSTRACT

Detailed neutral hydrogen observations have been obtained of the large barred spiral galaxy NGC 3992 and its three small companion galaxies, UGC 6923, UGC 6940, and UGC 6969. For the main galaxy, the HI distribution is regular with a low level radial extension outside the stellar disc. However, at exactly the region of the bar, there is a pronounced central HI hole in the gas distribution. Likely gas has been transported inwards by the bar and because of the emptyness of the hole no large accretion events can have happened in recent galactic times. The gas kinematics is very regular and it is demonstrated that the influence of the bar potential on the velocity field is negligible. A precise and extended rotation curve has been derived showing some distinct features which can be explained by the non-exponential radial light distribution of NGC 3992. The decomposition of the rotation curve gives a slight preference for a sub maximal disc, though a range of disc contributions, up to a maximum disc situation fits nearly equally well. For such a maximum disc contribution, which might be expected in order to generate and maintain the bar, the required mass-to-light ratio is large but not exceptional.

研究の動機と目的

• 詳細なH i運動学を用いて、棒状スパイラル銀河NGC 3992の質量分布を特定すること。
• 回転曲線に及ぼす可視物質（円盤、バルジ）と暗黒物質の寄与を評価すること。
• NGC 3992の棒が最大円盤か準最大円盤のシナリオと整合するかを調査すること。
• 観測されたH iホールが最近のガス降着および棒の進化に与える意味を評価すること。
• 円盤の質量対光度比の制約を設定し、その棒の安定性における役割を明らかにすること。

提案手法

• ウェスターブルク合成電波望遠鏡（WSRT）を用いて、NGC 3992およびその3つの付属銀河の高感度・高空間分解能H iライン観測を実施した。
• 運動学的データから詳細なH i速度場を構築し、拡張された高精度の回転曲線を導出した。
• 光度的データを用いた回転曲線分解により、円盤、バルジ、暗黒物質成分の寄与を分離した。
• Tremaine & Weinberg (1984)の手法を適用し、棒のパターン速度を推定し、その力学的性質を評価した。
• NGC 3992の非指数的半径方向光分布を用いて、回転曲線の特徴を説明し、指数的円盤モデルの仮定を避けた。
• 円盤寄与が準最大から最大まで変化する範囲で、円盤の質量対光度比（M/L）を評価し、安定性および棒の維持を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 3992における中性水素の分布はどのようになっており、ガス輸送および降着歴史に何を示唆しているか？
• RQ2 棒のポテンシャルは観測されたH i速度場にどのように影響を与え、非軸対称構造によって回転曲線がどの程度歪められているか？
• RQ3 円盤が全回転曲線に占める相対的寄与はどの程度で、データは最大円盤か準最大円盤のどちらを支持するか？
• RQ4 NGC 3992の円盤の観測された質量対光度比は、安定的で長寿命な棒の期待値と整合しているか？
• RQ5 観測された回転曲線の特徴は、暗黒物質の小構造ではなく、銀河の非指数的光分布によって説明可能か？

主な発見

• NGC 3992のH i分布は、棒の半径範囲に相当する中心部に顕著なホールを持つ規則的な拡張円盤であることが判明し、強い内部ガス輸送を示している。
• 棒領域を超えて顕著なH i速度場の歪みは観測されず、棒の力学的影響が局所的で大規模には弱いことを示唆している。
• 導出された回転曲線には、非指数的円盤の半径方向光分布に相関する明確な特徴が見られ、暗黒物質の小構造を仮定する必要はない。
• 回転曲線分解の結果、わずかに準最大円盤が支持されるが、最大円盤シナリオも含めた円盤寄与の範囲が、データにほぼ同等に適合する。
• 最大円盤の場合、必要な質量対光度比は大きくはあるが例外的ではなく、遅期スパイラル銀河の妥当範囲内に収まっている。
• 中心H iホールの空虚さから、最近の大規模ガス降着はないと支持され、棒は外部からの燃料供給なしに長期間にわたり活動的であったと考えられる。