[論文レビュー] HST Observations of the Interacting Galaxies NGC 2207 and IC 2163

Bruce G. Elmegreen, Michele Kaufman+12 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Jul 14, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 24

ひとこと要約

ハッブル宇宙望遠鏡の観測により、NGC 2207とIC 2163の最近の grazing衝突に起因する潮汐力が、延長された平行なダスト繊維およびらせん状構造における星形成を引き起こしたことが判明した。星形成は圧力勾配のため、ガスに遅れて発生している。この相互作用により、星形成バーが存在しない一時的なバー状の力学的状態が誘発され、潮汐ポテンシャルによって核領域のガスの流入とスターバーストが引き起こされた。一方、質量の大きな噴出物および明るい電波源は、NGC 2207の西腕におけるエネルギーの高い爆発的出来事の兆候を示している。

ABSTRACT

Hubble Space Telescope images of the galaxies NGC 2207 and IC 2163 show star formation and dust structures in a system that has experienced a recent grazing encounter. Tidal forces from NGC 2207 compressed and elongated the disk of IC 2163, forming an oval ridge of star formation. Gas flowing away from this ridge has thin parallel dust filaments transverse to the direction of motion. Numerical models suggest that the filaments come from flocculent spiral arms that were present before the interaction. A dust lane at the outer edge of the tidal tail is a shock front where the flow abruptly changes direction. A spiral arm of NGC 2207 that is backlit by IC 2163 is seen to contain several parallel, knotty filaments that are probably shock fronts in a density wave. Blue clusters of star formation inside these dust lanes show density wave triggering by local gravitational collapse. Spiral arms inside the oval of IC 2163 could be the result of ILR-related orbits in the tidal potential that formed the oval. Their presence suggests that tidal forces alone may initiate a temporary nuclear gas flow and eventual starburst without first forming a stellar bar. Several emission structures resembling jets 100-1000 pc long appear. There is a dense dark cloud with a conical shape 400 pc long and a bright compact cluster at the tip, and with a conical emission nebula of the same length that points away from the cluster in the other direction. This region coincides with a non-thermal radio continuum source that is 1000 times the luminosity of Cas A at 20 cm.

研究の動機と目的

• 高解像度のハッブル宇宙望遠鏡画像を用いて、NGC 2207とIC 2163の間の最近の grazing 衝突が及ぼす形態的および運動的効果を調査すること。
• 潮汐力が初期段階の相互作用銀河における星形成、ダスト構造、ガス力学をどのように誘発するかを解明すること。
• 一時的な潮汐ポテンシャルが、事前の星形成バーが存在しない状況でも核領域のガス流入とスターバースト活動を駆動できるかどうかを特定すること。
• 潮汐尾およびらせん腕に見られる平行なダスト繊維および円錐状発光特徴の起源と構造を分析すること。
• 密度波と衝撃波が、雲同士の衝突ではなく、局所的な重力的収縮を引き起こす役割を果たすかを評価すること。

提案手法

• 光学およびHαフィルターを用いた高解像度のハッブル宇宙望遠鏡画像を用いて、ダスト構造、星形成クラスタ、発光特徴を解像すること。
• ダスト繊維の形態とガスと若い星との空間的オフセットを分析し、運動的分離および圧力勾配を推定すること。
• 前方進み、平面内、grrazing 衝突の数値シミュレーションと比較することで、潮汐的変形およびガスの流れをモデル化すること。
• H I速度分散および雲質量分布の分析により、ガスの乱流とそれがらせん腕を厚くする役割を評価すること。
• 形態的および光度的分析を用いて、円錐状噴出物、非熱的電波源、ジェット状特徴の特定と特徴付けを行うこと。
• NGC 2207のらせん腕を逆光で観測することで、密度波における衝撃波の形成と内部構造を調査すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 grrazing 衝突に起因する潮汐力が、NGC 2207とIC 2163のような相互作用銀河におけるダストおよび星形成構造をどのように形作るか？
• RQ2 なぜ星形成が常にダスト繊維内のガスに遅れるのか？これはガスと星の分離に何を示唆するか？
• RQ3 潮汐力のみで、星形成バーが存在しない状況でもバー状の流体力学的流れおよび核領域のガス流入を誘発できるか？
• RQ4 らせん腕および潮汐尾に見られる平行で塊状の繊維は、何によって形成されるのか？それらは事前の不規則ならせん腕の残渣であるのか？
• RQ5 NGC 2207の西腕に見られる大規模な円錐状発光特徴および明るい非熱的電波源の起源は何か？

主な発見

• 衝突によりIC 2163のディスクが圧縮・延長され、ガスが内向きに運動した後に反発する地点（カウスティック）に、星形成の楕円形リッジが形成された。
• IC 2163の潮汐尾に見られる平行なダスト繊維は、相互作用以前の不規則ならせん腕が、潮汐流によって引き伸ばされて線形構造となったものと解釈される。
• 繊維内の星形成はガスに遅れて発生しており、星形成の進行がガスに比べて大規模に加速されていることを示しており、これは指数的ディスク内の圧力勾配による可能性が強い。
• IC 2163に照らされたNGC 2207の逆光らせん腕には、全幅にわたる複数の平行で塊状の繊維が見られ、密度波内の衝撃波または間隔の合体した間隔の糸状物質を示唆している。
• NGC 2207の西腕の円錐状の暗黒雲内に、明るいHα源と、20cm波長でカシオペアAの1500倍以上明るい非熱的電波源が発見され、大質量クラスタおよび可能性のある噴出物と関連している。
• IC 2163の楕円形領域内の内側らせん構造は、$ olimits\text{cos}(2\theta)$ 潮汐ポテンシャルに起因する一時的なバー状応答と整合的であり、潮汐力が星形成バーが存在しない状況でも核領域のガス流入とスターバーストを誘発できることを示唆している。