[論文レビュー] Galactic Center Molecular Arms, Ring and Expanding Shells.I. Kinematical Structures in Longitude-Velocity Diagrams

Yoshiaki Sofue|ArXiv.org|Aug 24, 1995

Silicone and Siloxane Chemistry参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、13CO(J=1-0)データを用いて、銀河中心部の中心150 pcにおいて2つの剛体的に回転する分子腕——銀河中心分子腕（GCA）と呼ぶ——を同定した。圧縮法を適用して運動的構造を分離し、経度- radial velocity 図（LV図）をデコンボリューションすることで、85°に傾いた120-pcの半径の分子リングが明らかになった。金属量勾配を反映した再評価されたCOからH2への換算係数を用いることで、質量と運動エネルギーは従来の推定値より約30%低くなった。

ABSTRACT

Analyzing the (l, b, Vlsr) data cube of 13CO(J=1-0) line emission obtained by Bally et al, we have investigated the molecular gas distribution and kinematics in the central +/-1 deg (150 pc) region of the Galaxy. We have applied the pressing method to remove the local- and foreground-gas components at low velocities in order to estimate the intensity more quantitatively. Two major dense molecular arms have been identified in longitude-radial velocity diagrams as apparently rigidly-rotating ridges. The ridges are spatially identified as two arms, which we call the Galactic Center molecular Arms (GCA). The arms compose a rotating ring of radius 120 pc (the 120-pc Molecular Ring), whose inclination is about 85 deg. The Sgr B molecular complex is associated with GCA I, and Sgr C complex is located on GCA II. These arms are as thin as 13 to 15 pc, except for vertically extended massive complexes around Sgr B and C. The LV behavior of the arms can be qualitatively reproduced by a model which assumes spiral arms of gas. Assuming a small pitch angle for the arms, we tried to deconvolve the LV diagram to a projection on the galactic plane, and present a possible face-on CO map as seen from the galactic pole, which also reveals a molecular ring and arms. We have estimated masses of these molecular features, using the most recent value of the CO-to-H2 conversion factor taking into account its metallicity dependency and radial gradient in the Galaxy. The estimated molecular masses and kinetic energy are about a factor of three smaller than those reported in the literature using the conventional conversion factor.

研究の動機と目的

• 13CO(J=1-0)データを用いて、銀河中心部の分子ガスにおける運動的構造を同定・特徴づけること。
• 前方および局所ガス成分を除去することで、中心分子リングおよび腕を分離すること。
• 金属量および半径勾配を考慮した更新されたCOからH2への換算係数を用いて、分子質量および運動エネルギーを推定すること。
• 経度- radial velocity データから、銀河面における分子分布の正面投影を再構築すること。

提案手法

• 13COデータキューブの(l, b, Vlsr)から、低径速度の前方および局所ガス成分を圧縮法で差し引いた。
• 経度- radial velocity (LV) 図を分析し、剛体的に回転する分子腕に対応するリッジを同定した。
• 小さなピッチ角を持つスパイラル腕モデルを仮定し、LV構造を銀河面における正面投影にデコンボリューションした。
• 金属量依存性および半径勾配を考慮した最新のCOからH2への換算係数を用いて、質量および運動エネルギーを推定した。
• 得られた質量およびエネルギー値を従来の文献値と比較し、再評価された換算係数の影響を評価した。
• 銀河の極から見た場合の分子リングおよび腕を明確に示す合成正面COマップを生成した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河中心分子ガスの経度- radial velocity 図にどのような運動的構造が存在するか？
• RQ2 前方および局所ガス成分を効果的に除去することで、中心分子特徴をどのように分離できるか？
• RQ3 銀河中心部における分子リングおよび腕の空間的・運動的配置はいかなるものか？
• RQ4 金属量を考慮した更新されたCOからH2への換算係数は、分子特徴の質量およびエネルギー推定値にどのように影響を与えるか？
• RQ5 LV図のデコンボリューションから推定される正面の分子リングおよび腕の形状はどのようなものか？

主な発見

• 2つの主要な分子腕——GCA IおよびGCA II——が、経度- radial velocity 図において剛体的に回転するリッジとして同定され、85°に傾いた120-pcの半径のリングを形成した。
• Sgr B複合体はGCA Iに関連し、Sgr C複合体はGCA II上に位置し、両腕は垂直方向に拡張した質量の大きな複合体を除き、13–15 pcの厚さを持つ。
• 腕の運動的挙動は、小さなピッチ角を持つスパイラル腕モデルによって定性的に再現可能であり、一貫した回転構造を支持する。
• 金属量依存のCOからH2への換算係数を用いることで、分子質量および運動エネルギーの推定値は、従来の文献値のおよそ3分の1にまで低くなった。
• 正面COマップが再構築され、明確な分子リングに加え、2つの顕著な腕が確認され、観測されたLV構造と整合的であった。
• 再評価された質量推定値は、COからH2への換算係数における半径勾配および金属量効果を組み込むことで、より高い正確性を反映している。