[論文レビュー] Molecular Gas in NUclei of GAlaxies (NUGA) I.The counter-rotating LINER NGC4826

S. García‐Burillo, F. Combes+9 more|ArXiv.org|Jun 6, 2003

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 59被引用数 80

ひとこと要約

本研究では、IRAM Plateau de Bure干渉計を用いてNGC 4826の高分解能CO(1-0)およびCO(2-1)観測を行い、m=1不安定性によって駆動される1次元らせん構造を持つ40 pcの非対称な核分子ディスクを明らかにした。運動学的解析から、内側のm=1モードは高速波（遅れ、コリレーション外）、外側のモードは低速波と一致しており、分子ガスの大きな貯留量（3.1 × 10⁸ M☉）があるにもかかわらず、現在のガス分布は活発なAGN燃料供給を促進しないことが示唆された。

ABSTRACT

We present new high-resolution observations of the nucleus of the counter-rotating LINER NGC4826, made in the J=1-0 and J=2-1 lines of 12CO with the IRAM Plateau de Bure mm-interferometer(PdBI).The CO maps, which achieve 0.8''(16pc) resolution in the 2-1 line, fully resolve an inner molecular gas disk which is truncated at an outer radius of 700pc. The total molecular gas mass is distributed in a lopsided nuclear disk of 40pc radius and two one-arm spirals, which develop at different radii in the disk. The distribution and kinematics of molecular gas in the inner 1kpc of NGC4826 show the prevalence of different types of m=1 perturbations in the gas. Although dominated by rotation, the gas kinematics are perturbed by streaming motions related to the m=1 instabilities. The non-circular motions associated with the inner m=1 perturbations agree qualitatively with the pattern expected for a trailing wave developed outside corotation ('fast' wave). In contrast, the streaming motions in the outer m=1 spiral are better explained by a 'slow' wave. A paradoxical consequence is that the inner m=1 perturbations would not favour AGN feeding. An independent confirmation that the AGN is not being generously fueled at present is found in the low values of the gravitational torques exerted by the stellar potential for R<530pc. The distribution of star formation in the disk of NGC4826 is also strongly asymmetrical. Massive star formation is still vigorous, fed by the significant molecular gas reservoir at R<700pc. There is supporting evidence for a recent large mass inflow episode in NGC4826. These observations have been made in the context of the NUclei of GAlaxies (NUGA) project, aimed at the study of the different mechanisms for gas fueling of AGN.

研究の動機と目的

• NGC 4826の核へのガス流入を駆動するm=1不安定性の役割を調査すること。
• 観測された分子ガスの運動学的および空間的分布が、恒星の自発的進化か外部要因によるものかを特定すること。
• 核領域における重力的トルクとガス流入パターンの分析を通じて、AGN燃料供給の可能性を評価すること。
• 分子ガスの形態と運動学的特徴を、星形成活動および内側ディスクの構造的非対称性と関連付けること。
• NUGAプロジェクトの広範な目的、すなわちAGNにおけるガス燃料供給のメカニズムを同定することに貢献すること。

提案手法

• IRAM Plateau de Bure干渉計を用いて、12CO J=1-0およびJ=2-1遷移の高分解能干渉観測を実施し、空間分解能0.8 arcsec（16 pc）を達成した。
• 内側1 kpcにおける分子ガスの運動学的および空間的分布を解析するため、速度チャンネルマップおよび位置-速度図を用いた。
• 特にR < 530 pcの領域において、星のポテンシャルからの重力的トルクを計算し、ガスの流入駆動能力を評価した。
• 観測されたストリーミング運動を理論的モデル（高速波および低速波）と比較することで、m=1不安定性のパターン速度を推定した。
• 標準的なX因子を用いてCOライン輝度から分子ガス質量を導出し、合計質量は3.1 × 10⁸ M☉であった。
• HST画像を用いて、星形成の観測された非対称性と、分子ガスにおけるm=1摂動の形態を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 4826の分子ガスディスクに観測されたm=1不安定性の原因は何か。また、これらは高速波モードか低速波モードと整合的か。
• RQ2 NGC 4826における現在の分子ガスの分布および運動学的特徴は、効率的なAGN燃料供給を支持するか。
• RQ3 星のポテンシャルからの重力的トルクは、NGC 4826の中心領域におけるガス流入にどのように寄与しているか。
• RQ4 観測された星形成およびガス分布の非対称性は、分子ディスクにおけるm=1摂動とどの程度関連しているか。
• RQ5 恒星の自発的進化は、NGC 4826の非対称な核ディスクの形成および維持に果たす役割は何か。

主な発見

• NGC 4826の分子ガス質量は3.1 × 10⁸ M☉であり、そのうち15％（4.65 × 10⁷ M☉）が40 pcの半径を持つ非対称な核ディスクに集中している。
• 内側の分子ディスクには2本の1本腕らせん構造が存在し、ストリーミング運動の解析から高速波パターン（遅れ、コリレーション外）と一致しており、パターン速度が1500 km s⁻¹ kpc⁻¹以上であると示唆された。
• 外側のm=1らせんは低速波によってよりよく説明され、異なる力学的起源またはパターン速度である可能性を示唆した。
• 中心領域（R < 530 pc）における重力的トルクは低く、現在のガス分布は効率的なAGN燃料供給に適さないことが示された。
• 星形成は強く非対称であり、特に内側ディスクにおいてm=1摂動と空間的に相関しており、流入駆動の星形成が進行中または最近に起きたことを示唆した。
• イオン化ガスの運動学的特徴および星の速度分散は、過去の吸着または相互作用によって引き起こされた大規模なガス流入のエピソードを支持しており、10⁷–10⁸年スケールと整合的であった。