[論文レビュー] Extraplanar diffuse ionized gas in a small sample of nearby edge-on galaxies

J. Rossa, R.‐J. Dettmar|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、9つの近くの縁面銀河に対して狭帯域Hα画像を用いて、銀河円盤上空にまで延びる拡散電離ガス（eDIG）を検出する。その結果、4つの銀河（例：NGC 4634、NGC 3044）にeDIGを検出。eDIGは円盤上にz ≤ 2 kpcまで延びており、星形成率（SFR）は0.05〜0.7 M☉ yr⁻¹の範囲にのぼる。結果から、eDIGは星形成活動と強く相関しており、S₆₀/S₁₀₀とL_FIR/D²₂₅の比を用いた診断図は、静穏銀河におけるハロー領域ガスの存在を予測できる。

ABSTRACT

We present narrowband H-alpha imaging data of a small survey of nearby edge-on spiral galaxies, aiming at the detection of `extraplanar' diffuse ionized gas (DIG). A few of our studied edge-on spirals show signs of disk-halo interaction (DHI), where extended line emission far above the galactic plane of these galaxies is detected. In some cases an extraplanar diffuse ionized gas (eDIG) layer is discovered, e.g., NGC4634, NGC 3044, while other galaxies show only filamentary features reaching into the halo (e.g., IC 2531) and some galaxies show no sign of eDIG at all. The extraplanar distances of the DIG layer in our narrowband H-alpha images reach values of z<= 2 kpc above the galactic plane. The derived star formation rates (SFRs) from the H-alpha flux of the studied galaxies range from 0.05-0.7 M_{sun}/yr, neglecting a correction for internal absorption. The variation of the SFR values among our sample galaxies reflects the diversity of star formation within this sample. A diagnostic diagram is introduced, which allows to predict the existence of gas halos in `quiescent' galaxies based on the ratio S_{60}/S_{100} versus L_{FIR} / D^2_{25} in this diagram. We compare the positions of the non--starburst galaxies with starburst galaxies, since these galaxies populate distinct positions in these diagrams.

研究の動機と目的

• 近い縁面スパイラル銀河における拡散電離ガス（eDIG）の検出と特徴の特定を、狭帯域Hα画像法を用いて行う。
• 通常の（星形成爆発を示さない）スパイラル銀河において、eDIGと星形成活動との相関関係を調査する。
• 超新星や星形成からのエネルギー供給が、円盤-ハロー相互作用（DHI）を駆動する役割を果たすかを評価する。
• FIRおよび電波フレーム比S₆₀/S₁₀₀とL_FIR/D²₂₅に基づいた診断ツールを開発し、静穏銀河におけるガスハローの存在を予測する。

提案手法

• 欧州南観測所のラ・シルヤ望遠鏡を用いて、9つの近くの縁面スパイラル銀河に対して狭帯域HαCCD画像観測を実施した。
• Hα全放射度を測定し、内部減光補正なしで星形成率（SFR）を算出した。
• eDIGの形態的分析を実施し、均一な層、繊維状構造、およびプラウム構造を区別した。
• DHIの可能性に基づく銀河分類のため、S₆₀/S₁₀₀とL_FIR/D²₂₅の比を用いた診断図を作成した。
• ハロー部の繊維状構造を解釈するため、理論的モデル（例：「煙突」シナリオ）を用いた。
• 星形成爆発銀河および非星形成爆発銀河と比較分析を行い、DHI発生の傾向を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの近くの縁面スパイラル銀河が、ハロー部に検出可能な拡散電離ガス（eDIG）を有するか？
• RQ2 円盤部の星形成率（SFR）は、ハロー部のeDIGの存在と範囲にどのように相関するか？
• RQ3 FIRおよび電波フレーム比S₆₀/S₁₀₀とL_FIR/D²₂₅は、静穏銀河におけるガスハローの存在を予測できるか？
• RQ4 観測されたeDIGの形態に寄与する物理的メカニズム（例：超新星駆動の煙突、衝撃波）は何か？
• RQ5 星形成活動があるにもかかわらず、なぜ一部の通常スパイラル銀河には円盤-ハロー相互作用の兆候が見られないのか？

主な発見

• NGC 4634、NGC 3044、IC 2531、NGC 4302という4つの銀河に、明確な拡散電離ガス（eDIG）の存在を確認。最も広がった発光は銀河平面からz ≤ 2 kpcまで延びている。
• eDIGが検出された銀河の星形成率（SFR）は0.05〜0.7 M☉ yr⁻¹の範囲であり、SFRとeDIGの存在に直接的な関連があることが示された。
• NGC 4634のeDIG層は対称的かつ均一な構造であるのに対し、NGC 891では非対称的で繊維状の構造を示す。
• NGC 4634の繊維状構造は、超新星駆動の出雲からの「煙突」である可能性が解釈されたが、確認には高解像度観測が必要である。
• NGC 4244を含む3つの銀河には、eDIGは検出されず、これは通常の後期スパイラル銀河においても、円盤-ハロー相互作用が普遍的ではないことを示唆している。
• S₆₀/S₁₀₀とL_FIR/D²₂₅の比を用いた診断図は、静穏銀河と星形成爆発銀河を明確に分離でき、非星形成爆発系におけるハロー領域ガスの存在を予測可能であることを示した。