[論文レビュー] Interaction of Galaxies with the ICM

J. H. van Gorkom|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2003

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、銀河団内の物質（ICM）によるランプ圧力ストリッピングが、銀河団内でのディスク銀河の変容を支配的なメカニズムとして有することを確立している。これにより、水素欠乏、ガスディスクの短縮、星形成の抑制が生じる。流体力学的シミュレーションと多波長観測から、ICMとの相互作用が、2アベル半径に達する範囲でも観測されたH Iの形状・運動学的特徴および星形成抑制の傾向を説明できることを確認している。

ABSTRACT

In recent years a wealth of data and detailed hydrodynamical simulations have appeared that show the effects of interactions between the ICM and galaxies. Single dish observations show that cluster galaxies are deficient in their HI content out to 2 Abell radii. The deficient galaxies tend to be on radial orbits. Imaging of the HI distribution in individual galaxies shows a remarkable trend of HI extent with location in the cluster. These trends can be reproduced in simulations of ram pressure stripping by the ICM using SPH and 3D hydro-codes. Detailed imaging of individual galaxies shows in some caes undisturbed old stellar disks, truncated gas disks that are much smaller than the stellar disks, asymmetric extraplanar gas in the center and enhanced central star formation. These phenomena have all been predicted by hydrodynamical simulations. Optical imaging and spectroscopic surveys show that small HI disks go together with truncated star forming disks, that HI deficiency correlates with suppressed star formation rates and that the spatial extent of HI deficiency in clusters is matched by or even surpassed by the extent of reduced star formation rates. Recent volume limited HI imaging surveys of clusters in the local universe show that most gas rich galaxies are located in groups and subclumps, that yet have to fall into the clusters. In these groups we see much evidence for interactions between gas rich galaxies.

研究の動機と目的

• 銀河団内におけるディスク銀河の変容に寄与するイントラクランスター物質（ICM）の役割を特定すること。
• ランプ圧力ストリッピングが、銀河団銀河における観測された水素欠乏および形態的変化を説明できるかどうかを評価すること。
• 銀河進化の形作りにおいて、ICM相互作用と重力的相互作用（例えばグループ内でのもの）の相対的な重要性を評価すること。
• H I分布および星形成の観測的傾向と、ICM-銀河相互作用の流体力学的シミュレーションを結びつけること。
• ICM誘発環境効果の空間的範囲および力学的トリガー、特にクラスタの準位構造および降着軌道の役割を調査すること。

提案手法

• SPHおよびフル3次元流体コードを用いた流体力学的シミュレーションを実施し、ICMによる銀河のガスディスクのストリッピングをモデル化した。
• シミュレーション出力と、バーヴォやコマ銀河団におけるH Iの単独電波望遠鏡および合成画像観測を比較した。
• 光学画像および分光的調査を分析し、H I欠乏と星形成率の抑制の相関関係を特定した。
• 体積制限付きH I調査を用いて、ガスを豊富に含む銀河の空間的分布をクラスタの準位構造および降着領域と照合した。
• H I観測からの運動学的データを統合し、シミュレーションのパラメータを制約し、予測されたガス形状の妥当性を検証した。
• 準位クラスタの合体や全体的ICMの運動といったクラスタの力学的状態が、ランプ圧力ストリッピングの影響範囲と効率に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ICMによるランプ圧力ストリッピングは、銀河団銀河における観測された水素欠乏および短縮ガスディスクをどの程度説明できるか？
• RQ2 H I欠乏および星形成抑制の空間的分布は、クラスタ中心からの距離および軌道的力学とどの程度相関しているか？
• RQ3 銀河団環境における銀河変容に寄与するICM相互作用と重力的相互作用（例：グループ内）の相対的寄与度は何か？
• RQ4 流体力学的シミュレーションは、銀河団内でのガスが乏しく、星形成を行わないディスク銀河の観測された形態的・運動学的特徴を再現できるか？
• RQ5 クラスタの力学的状態（例：準位クラスタの合体）は、ICM誘発ストリッピングの空間的範囲および効果性にどのように影響するか？

主な発見

• 銀河団銀河のH I欠乏は、おおよそ2アベル半径まで広がっており、最も欠乏している銀河は径方向軌道上にあり、降着過程におけるランプ圧力ストリッピングと整合的である。
• 詳細なH Iイメージングにより、個々の銀河に短縮ガスディスクや非対称な準平面外ガスが確認され、これらはランプ圧力ストリッピングの流体力学的シミュレーションで予測された特徴そのものである。
• H I欠乏銀河では星形成率が抑制されており、その抑制の程度はH I欠乏の空間的範囲と一致またはそれを上回っており、強い因果関係があることが示唆される。
• ガスを豊富に含む銀河は、主にクラスタの外縁部に位置する低速度分散グループおよび準位クラスタに集まっている。これは、降着前の相互作用が銀河変容に大きな役割を果たしている可能性を示唆している。
• 観測から、外縁部のグループに属する銀河は強いH I歪みや相互作用を示しており、環境的効果がICMの密度の高い領域に進入する前から既に始まっていることが示唆される。
• ICM効果の影響範囲（2 R_Aまで）は、全体的運動や衝撃波を伴う動的活発なクラスタでは拡大する可能性があり、これはストリッピングがクラスタ中心から遠く離れた場所でも観測される理由を説明できる。