[論文レビュー] Dust in the Wheel: The Cartwheel Galaxy in the Mid-IR

V. Charmandaris, O. Laurent+6 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、赤外線宇宙望遠鏡（ISO）のISOCAMを用いた中赤外域の観測により、カートゥイーリアン銀河の6.7 μmおよび15 μmでの観測が行われ、外側の星形成リングにおける強い非対称的ダスト放射と、予期せぬほど明るい中赤外放射が銀河の内側リング、腕、核から検出された。これは、低レベルのHα放射にもかかわらず、弱い星形成活動による顕著な加熱を示している。15 μmと6.7 μmの放射率比が5.2と、サンプル内で最も高く、リング構造内での極めて高いダスト含有量および熱的性質を示している。

ABSTRACT

We present mid-infrared images at $6.7 μm$ and $15 μm$ of ``The Cartwheel'' (AM~0035-33), the prototypical collisional ring galaxy. The observations, taken with ISOCAM, reveal the distribution of hot dust in the galaxy and its two companions in the north-east. The intensity of the mid-IR emission from the outer star forming ring of the Cartwheel shows considerable azimuthal variation and peaks at the most active H$α$ region of the ring. The 15 $μm$ to 6.7 $μm$ flux ratio of 5.2 is the highest among all the galaxies of our sample. A surprising result of our observations is the discovery of significant emission from the inner regions of the galaxy, including the inner ring, spokes and nucleus, where previously only low level H$α$ emission had been reported. At 6.7 $μm$, this emission is stronger than the one from the outer star forming ring, and at 15 $μm$, it represents 40% of the emission from the outer ring. The H$α$ to mid-IR flux ratios from the inner regions are consistent with the heating of grains from weak star formation activity.

研究の動機と目的

• プロトタイプの衝突リング銀河であるカートゥイーリアン銀河における中赤外域ダスト分布のマッピングを目的とする。
• 外側の星形成リングおよび内側領域における中赤外放射の起源と空間的分布を調査することを目的とする。
• 観測された中赤外放射が星形成活動と相関しているかどうか、特にHα放射が弱い領域においてを特定することを目的とする。
• 特に15 μmから6.7 μmの放射率比を用いて、異なる銀河的構成要素におけるダストの熱的性質を定量化することを目的とする。

提案手法

• 中赤外域画像撮影は、赤外線宇宙望遠鏡（ISO）搭載のISOCAM機器を用いて6.7 μmおよび15 μmで実施された。
• 外側の星形成リング、内側リング、腕、核から、空間分解能をもった放射率測定値が抽出された。
• 放射率比（15 μm / 6.7 μm）を計算することで、ダスト温度および放射特性を推定した。
• 星形成とダスト加熱の関連を評価するため、以前の観測で得られたHα放射率データと中赤外放射率を比較した。
• 中赤外放射の方位角的変化を分析し、ダスト活性が顕著に現れる領域を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 カートゥイーリアン銀河の外側星形成リングおよび内側構造における高温ダストの空間的分布はいかなるものか？
• RQ2 本研究のサンプル内で他の銀河と比較して、カートゥイーリアン銀河の15 μmから6.7 μmの放射率比が顕著に高いのはなぜか？
• RQ3 Hα放射が弱いにもかかわらず、内側リング、腕、核から強い中赤外放射が検出される原因は何か？
• RQ4 異なる銀河的構成要素における中赤外放射と星形成活動の相関関係は何か？
• RQ5 中赤外放射の方位角的変化が、リング内における局所的ダスト加熱のメカニズムをどのように示しているか？

主な発見

• 外側の星形成リングにおける中赤外放射は、強い方位角的変動を示し、Hα放射が最も強い領域でピークを示した。
• 15 μmから6.7 μmの放射率比が5.2と、サンプル内で観測された最高値であり、極めて高いダスト含有量または高温放射を示している。
• 内側リング、腕、核から顕著な中赤外放射が検出されたが、これらは以前の報告では低レベルのHα放射しか観測されていなかった。
• 6.7 μmでは、内側領域の放射が外側リングを上回っており、中心領域における強いダスト加熱を示している。
• 15 μmでは、内側領域が外側リングからの全放射の40%を占めており、中赤外放射出力において支配的役割を果たしていることが明らかになった。
• 内側領域におけるHα放射率と中赤外放射率の比は、弱い星形成活動によるダスト加熱と整合的である。