[論文レビュー] Dynamics of blue compact galaxies, as revealed by their H$\\alpha$ velocity fields II. Mass models and the starburst triggering mechanism

Göran Östlin, P. Amram+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 73被引用数 79

ひとこと要約

本研究は、エスオーラ・ラ・シルヤ観測所で実施したスキャン型ファブリ・ペロー干渉計と多波長画像測光を用いて、6つの明るい青白色コンact銀河（BCG）および2つの同伴銀河のHαドップラー速度場と質量モデルを分析した。その結果、半数のBCGが回転支持に十分な力を発揮していないことが判明し、動的不安定性またはダークマターの存在を示唆している。形態と運動学の併合解析から、これらの銀河の星形成爆発の主因は矮星銀河の合体であると示唆された。

ABSTRACT

The H$\\alpha$ velocity fields of a sample of six luminous blue compact galaxies (BCGs) and two companions have been obtained by observations with a scanning Fabry-Perot interferometer. The Fabry-Perot images, velocity fields and rotations curves have been presented in a previous paper (Paper I). In general, the velocity fields are irregular and often contain secondary dynamical components, but display overall rotation. The two companions have more regular velocity fields and rotation curves. In this article we analyse the velocity fields and dynamics together with the morphology of the studied BCGs, and present detailed mass models. In addition, we model the stellar mass content by means of multicolour surface photometry and spectral evolutionary synthesis analysis. By comparison of the masses of stars and those derived from the rotation curve, we show that about half of the galaxies cannot be supported by rotation alone. The morphology and dynamics of the BCGs suggest that the starburst activity in these galaxies are most likely triggered by mergers involving gas-rich dwarf galaxies and/or massive gas clouds.

研究の動機と目的

• Hαドップラー速度場を用いて、明るい青白色コンact銀河（BCG）内の動的質量分布を特定すること。
• BCGにおける星族とダークマターの寄与が、全質量予算に与える影響を評価すること。
• 運動学的および形態的特徴を分析することで、星形成爆発の起源を解明すること。
• 観測された速度場を回転のみで支えることができるか、あるいは速度分散や非平衡状態の動的寄与が必要かを検証すること。
• ガスを多く含む矮星同伴銀河との相互作用が、BCGにおける星形成爆発を引き起こす役割を評価すること。

提案手法

• 欧州南天天文台（ESO La Silla Observatory）で、スキャン型ファブリ・ペロー干渉計を用いて高分解能のHαドップラー速度場を取得した。
• Hαドップラー速度場から回転曲線を構築し、動的質量分布を推定した。
• 光学的および近赤外線表面測光とスペクトルエネルギー分布（SED）合成を統合し、星族の質量含量をモデル化した。
• 星、ガス、ダークマターハローの寄与を含む多成分質量モデルを構築した。
• 速度分散測定値（σHα = 35–80 km/s）を用いて、重力ポテンシャル内での非回転的支持を評価した。
• 微弱な等光度まで延びる形態解析により、非対称性や相互作用の兆候を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BCGにおける観測された回転速度は、回転支持のみで説明可能か、それ以外の動的寄与（例えば速度分散や非平衡状態）が要求されるか？
• RQ2 若年星形成星族と古星族の間で、全星族質量および全光度に与える相対的寄与はどの程度か？
• RQ3 これらの系において、ダークマターハローが重力ポテンシャルに果たす寄与はどの程度か？
• RQ4 BCGおよびその同伴の運動学的・形態的性質は、合体駆動型星形成爆発モデルを支持するか、あるいは反証するか？
• RQ5 ガスを多く含む矮星同伴銀河は、観測された星形成爆発を引き起こす役割を果たしているか？

主な発見

• BCGの約半数は、重力的崩壊を防ぐのに必要な回転速度が不足しており、回転のみでは支えきれないことが判明した。
• Hαドップラー速度場には大規模な奇妙な構造と二次的成分（反転回転を含む）が認められ、動的不安定性を示唆した。
• 統合星族（星形成爆発＋古星族）の星質量対光度比（M/LV）は約1であり、古星族が質量予算の大部分を占めていることを示した。
• 若年星形成星族は、全星族質量の1–5%しか寄与していないが、光度では支配的である。
• 2つのBCGでは、Hα回転曲線の範囲内でダークマターの直接的証拠が得られ、他の2つではやや弱い証拠が得られた。
• 形態解析により、星とガスの両方で大規模な非対称性が認められ、進行中または最近の相互作用の兆候が明確に確認され、星形成爆発の起源が合体に起因するという仮説が支持された。