[論文レビュー] Evolution of Structure in Late-type Spiral Galaxies I: Ionized Gas Kinematics in NGC 628

Kambiz Fathi, J. E. Beckman+6 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Mar 1, 2007

Scientific Research and Discoveries参考文献 82被引用数 34

ひとこと要約

本研究では、銀河NGC 628の面倒な遅発銀河における電離ガス運動を、高分解能のファブリ・ペロー干渉計を用いたHα線放出でマッピングし、急速に回転する内側ディスクとm=2スパイラル摂動の運動学的特徴を明らかにした。主な発見は、外部要因に起因しない恒常的で外部駆動型でない摂動が、ガスの径方向流入を引き起こし、内側リンブレート共振の位置に核リングを形成するとともに、擬似バルジの成長に寄与していることである。

ABSTRACT

We study two dimensional Fabry-Perot interferometric observations of the nearby face-on late-type spiral galaxy, NGC 628, in order to analyse the ionized gas component of the interstellar medium. Covering the galaxy out to a radius larger than 12 kpc, and with a spatial sampling of 1.6 arcsec, we investigate the large-scale dynamics as well as feedback from individual HII regions into their surrounding medium. We study the role of gravitational perturbations along with that of external triggers which can disturb the kinematics and morphology of NGC 628. We verify the presence of an inner rapidly rotating disc-like component in NGC 628, which we interpret as caused by slow secular evolution of the large-scale spiral arms and oval structure. In combination with auxiliary data, we find indication for that gas is falling in from the outer parts towards the central regions, where a nuclear ring has formed at the location of the inner Lindblad resonance radius of an m=2 perturbation which could help build a pseudo-bulge in NGC 628. Moreover, we calculate radial profiles of the emission-line velocity dispersion which we use to study the role of feedback from individual HII regions. The mean velocity dispersion for the ionized gas (even when excluding pixels belonging to individual HII regions) is almost constant out to 12 kpc, although it varies from 14 to 20 km/s, with a steady decline in the outer parts. The current paper demonstrates a number of tools that we have developed for building a solid frame work for studying the evolution of structure in spiral galaxies using two dimensional kinematic observations.

研究の動機と目的

• 面倒な遅発銀河NGC 628における電離ガスの広域運動学的・力学的性質を理解すること。
• H II領域からの重力的摂動とフィードバックが、星間媒体の構造をどのように形作るかを調査すること。
• 外部要因ではなく、恒常的進化プロセスがNGC 628の構造的進化を駆動しているかどうかを特定すること。
• 電離ガスのドレープ速度分散を定量し、H II領域が全発光ライン分散に果たす寄与を評価すること。

提案手法

• 1.6"の空間分解能を有する2次元ファブリ・ペロー干渉計を用いて、Hα線放出の観測を実施し、銀河の12 kpcまでの領域をカバーした。
• ライン・オブ・サイト速度の調和分解を適用し、回転モードおよび高次モードを分離し、m=2摂動を同定した。
• 連続分を差し引いた狭帯域Hα画像を用いて、光度が36.9 dexを超える376個のH II領域を同定した。
• 発光ライン速度分散の半径方向プロファイルを計算し、H II領域からのフィードバック効果を検討した。
• 星形成効率のコリレーション最小点を用いてスパイラル構造のパターン速度を推定し、Ωp = 31+5−3 km s⁻¹ kpc⁻¹が得られた。
• 原子・分子ガス観測の補助的データを用いて、異なるガス相における運動学的および形態的特徴を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 m=2スパイラル摂動が、NGC 628の内側構造を形作るガスの径方向流入をどのように駆動しているか。
• RQ2 電離ガスの速度分散はディスク全体でどのように変化し、そのうちどれくらいがH II領域のフィードバックに起因するか。
• RQ3 NGC 628で観測された運動学的構造は、外部的要因ではなく恒常的進化に起因するものと整合的か。
• RQ4 内側リンブレート共振はどこに位置し、その位置が中心領域で観測された核リングと一致するか。
• RQ5 NGC 628における電離ガス発光は、解像可能なH II領域と拡散成分のどちらに起因しているか。

主な発見

• 電離ガスは内側1 kpcの範囲で、規則的かつ急速に回転する内側ディスク的成分を示しており、恒常的進化を示唆している。
• m=2スパイラル摂動の運動学的特徴が検出され、パターン速度31+5−3 km s⁻¹ kpc⁻¹と整合的である。
• NGC 628の核リングは、m=2モードの内側リンブレート共振半径に位置しており、ガスの流入シナリオを支持する。
• 電離ガスの平均速度分散は16.7 km s⁻¹であり、12 kpcまでほぼ一定で、H II領域をマスクした際にはわずかに0.3 km s⁻¹減少するにとどまり、H II領域が発光を支配していることを示している。
• 速度分散プロファイルは外側領域で徐々に低下し、14から20 km s⁻¹の範囲を示しており、大半の半径で乱流やフィードバックが弱まっている可能性を示唆している。
• 運動学的規則性と顕著な非対称性の欠如から、NGC 628の構造的進化は外部相互作用ではなく、主に内部的恒常的プロセスによって駆動されていると考えられる。