[論文レビュー] Molecular gas and dust in NGC4550: A galaxy with two counterrotating stellar disks

T. Wiklind, C. Henkel|ArXiv.org|Jun 15, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 31被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、スペインのピコ・ヴェレタに位置するIRAM 30-m望遠鏡を用いて2000年5月および1992年10月にCO(1–0)線放出を観測し、NGC 4550の中心領域に1×10⁷ M⊙の分子ガスを検出するとともに、ハッブル宇宙望遠鏡WFPC2の画像を用いて非対称なダスト分布を特定した。非対称で片持ちなガスおよびダストの構造は、反転する星系ディスク内でのm=1不安定性と整合的であり、10億年未満前の最近の吸収イベントを示唆する。このガスは全体的な重力収縮に対して安定であるにもかかわらず、高密度の分子雲内で星形成が継続しているが、これはおそらく高温のX線プラズマがガスの寿命を制限することで、その制御がなされていると考えられる。

ABSTRACT

We report the detection of 1 10^7 M_sun of molecular gas in the central region of the S0/E7 galaxy NGC4550, inferred from observations of CO(1-0) emission. Dust is detected in HST WFPC2 images and found to be asymmetrically distributed around the nucleus, only extending to a galactocentric distance of 7'' (600 pc). The shape of the CO emission profile is consistent with a molecular gas distribution following the dust. The distribution of the dust and gas in the center could be the result of an m=1 instability, which is the fastest growing unstable mode in counterrotating stellar disks. On a global scale the molecular gas in NGC4550 is stable against gravitational collapse but nevertheless star formation appears to be ongoing with normal star formation efficiency and gas consumption time scales. The stellar velocity dispersion in NGC4550 resembles that of elliptical galaxies. It is therefore likely that a hot X-ray emitting plasma limits the lifetime of the molecular gas, that must arise from a recent (<1 Gyr) accretion event.

研究の動機と目的

• NGC 4550に存在する分子ガスおよびダストの存在と分布を調査すること。NGC 4550は、二重の反転する星系ディスクを有する稀なS0/E7型銀河である。
• 観測された分子ガスおよびダストの起源と動的安定性を特定すること。特に、この銀河が特異な反転する星系ディスク構造を有することを踏まえて。
• 継続的な星形成が進行しているかどうかを評価し、その物理的メカニズムがガスおよびダストの寿命と分布をどのように制御しているかを検討すること。

提案手法

• CO(1–0)線放出は、スペインのピコ・ヴェレタに位置するIRAM 30-m望遠鏡を用いて2000年5月および1992年10月に観測され、それぞれ23″および36″の beam サイズを有した。
• ハッブル宇宙望遠鏡WFPC2のアーカイブ画像を用いてダスト分布をマッピングし、核からの距離約600 pcまで延びる非対称的かつ片持ちな構造が明らかになった。
• CO線放出プロファイルを運動学的構造および非対称性について分析し、ダスト分布と比較することで、中心領域におけるガスとダストの共存構造を推定した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングによりダスト温度を導出し、39±7 Kの値が得られた。これは、進行中の星形成による加熱が顕著である可能性を示唆している。
• 分子ガスの安定性は、表面密度を重力収縮の臨界閾値と比較することで評価された。その結果、ガスは全体的に重力収縮に対して安定であることが判明した。
• X線データとエネルギー収支の議論を用いて、高温のX線プラズマが、散乱したダストおよびガス成分の寿命を制限する役割を果たしているかどうかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 4550の中心領域における分子ガスの質量および空間的分布は何か。また、ダストとどのように相関しているか。
• RQ2 NGC 4550における分子ガスおよびダストの非対称的・片持ちな構造の原因は何か。
• RQ3 NGC 4550では継続的な星形成が進行しているか。もし進行しているならば、ガスが全体的に重力収縮に対して安定であるにもかかわらず、何によってそれが維持されているのか。
• RQ4 高温のX線プラズマが、NGC 4550における分子ガスおよびダストの生存および寿命にどのように影響を与えているか。
• RQ5 分子ガスおよびダストの起源は何か。それらを供給した吸収イベントはどの程度新しいものか。

主な発見

• NGC 4550の中心領域における分子ガス質量は、CO(1–0)線放出観測から1×10⁷ M⊙と推定された。
• ダストは非対称に分布しており、銀河中心からの半径7″（600 pc）まで延びており、顕著な片持ち構造を示している。
• CO線放出プロファイルとダスト分布は空間的に相関しており、中心領域でガスとダストが共存していることが示された。
• 片持ち構造は、反転する星系ディスク内でのm=1不安定性によって最もよく説明され、このような系において最も成長が速い不安定モードである。
• 全体的な重力収縮に対して安定であるにもかかわらず、星形成は継続しており、通常の星形成効率およびガス消費 timescale が観測された。
• 高温のX線プラズマの存在により、散乱したダストおよびガス成分の寿命は100 Myr未満に制限されており、ガスおよびダストが10億年未満前の最近の吸収イベントによって供給された可能性を示唆している。