[論文レビュー] Molecular Gas in NUclei of GAlaxies (NUGA): IX. The decoupled bars and gas inflow in NGC 2782

L. K. Hunt, F. Combes+9 more|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|Feb 20, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用数 42

ひとこと要約

この論文は、NGC 2782の分離した核バルジが負の重力的ねじり力によって分子ガスの内向き流れを駆動し、中心部の星形成爆発を駆動し、AGNに燃料を供給していると提案している。高分解能CO(1-0)およびCO(2-1)観測では、1 kpcの核バルジに沿って整列したガスと、約200–300 pcの内側リンブレッド共鳴（ILR）に向かってねじれるらせん腕が観測され、N体シミュレーションにより、バルジの分離と高いガス質量分率によって駆動される内向き流れのメカニズムが確認された。

ABSTRACT

We present CO(1-0) and CO(2-1) maps of the starburst/Seyfert 1 galaxy NGC 2782, obtained with the IRAM interferometer. The CO emission is aligned along the stellar nuclear bar of radius 1 kpc, configured in an elongated structure with two spiral arms at high pitch angle. At the extremity of the nuclear bar, the CO changes direction to trace two more extended spiral features at a lower pitch angle. These are the beginning of two straight dust lanes, which are aligned parallel to an oval distortion, reminiscent of a primary bar, almost perpendicular to the nuclear one. The two embedded bars appear in Spitzer IRAC near-infrared images, and HST color images, although highly obscured by dust in the latter. We compute the torques exerted by the stellar bars on the gas, and find systematically negative average torques down to the resolution limit of the images, providing evidence of gas inflow tantalizingly close to the nucleus of NGC 2782. The observations are well reproduced by numerical simulations, including gas dissipation, which predict the secondary bar decoupling, the formation of an elongated ring at the 1 kpc-radius Inner Lindblad Resonance (ILR) of the primary bar, and the gas inflow to the ILR of the nuclear bar. The presence of molecular gas inside the ILR of the primary bar, transported by a second nuclear bar, is a potential ``smoking gun''; the gas there is certainly fueling the central starburst, and in a second step could fuel directly the AGN.

研究の動機と目的

• NGC 2782の核部への分子ガス内向き流れを駆動する力学的メカニズムを理解すること。
• 特に分離した核バルジが中心部へのガス輸送をどのように促進するかを調査すること。
• 分子ガスに作用する負のねじり力が、継続的な核部燃料供給およびAGNへの燃料供給を示唆するかを特定すること。
• 観測されたガスの形状と運動学が、ガスの散乱を含むN体シミュレーションと整合的であるかを検証すること。
• 高い中心部質量集中とガス質量分率が、バルジの分離と効率的なガス内向き流れを可能にする役割を評価すること。

提案手法

• IRAM Plateau de Bure干渉計を用いて、1.5"および0.7"の分解能で、高分解能CO(1-0)およびCO(2-1)干渉観測が実施された。
• 星の重力的ポテンシャルは、Spitzer IRAC 3.6 μm画像から推定され、ガス密度はCO放射マップから導出された。
• 星のポテンシャルとガス分布から、分子ガスに作用する方位平均ねじり力を計算し、内向きまたは外向きの角運動量輸送の正負を評価した。
• ガス散乱を含むN体シミュレーションを用いて、バルジの進化、共鳴構造の形成、ガス内向き流れのダイナミクスをモデル化した。
• シミュレーションから、主バルジ（1 kpc）および核バルジ（200–300 pc）のILR半径を特定し、観測されたガス構造と比較した。
• 観測されたガス形状、運動学、ねじり力プロファイルがシミュレーション結果と整合的であるかを評価し、力学的状況の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 2782の核部における分子ガス内向き流れは、分離した核バルジからのねじり力によって駆動されているのか。そのメカニズムは観測と整合的か。
• RQ2 観測されたCOらせん腕とチリの帯は、主バルジおよび核バルジのILRといった共鳴構造とどのように関係しているか。
• RQ3 NGC 2782における高いガス質量分率と中心部質量集中は、バルジの分離と効率的なガス輸送をどの程度可能にしているか。
• RQ4 ガス散乱を含むN体シミュレーションは、NGC 2782の観測されたガス形状と内向き流れのダイナミクスを再現できるか。
• RQ5 分子ガスに作用する観測された負のねじり力は、AGNへの継続的燃料供給を信頼できる指標として使えるか。

主な発見

• 高分解能CO(1-0)およびCO(2-1)マップでは、1 kpcの長さの核星バルジに沿って整列したガスと、中心部に向かってねじれる高ピッチ角のらせん腕が観測された。
• ガスはバルジの端で方向転換し、外側の楕円構造に沿った2本の直線状のチリの帯をたどっている。これは主バルジの存在を示唆している。
• 分子ガスに作用する方位平均ねじり力は、画像分解能の限界まで一貫して負であり、内向きの角運動量輸送が顕著であることを示している。
• 観測されたガス形状と負のねじり力は、分離した核バルジが200–300 pcの中心部にガスを内向きに駆動するという状況と整合的である。
• ガス散乱を含むN体シミュレーションは、1 kpcのILRリングの形成、二次的バルジの分離、および核バルジのILR（約200–300 pc）へのガス内向き流れを再現した。
• 高い中心部質量集中と極めて高いガス質量分率（4 kpc内での動的質量の7%）が、バルジの分離と効率的なガス内向き流れを可能にし、星形成爆発および潜在的なAGN降着の観測された燃料供給を支持している。