[論文レビュー] Molecular gas in NUclei of GAlaxies (NUGA) VII. NGC4569, a large scale bar funnelling gas into the nuclear region

F. Boone, A. J. Baker+9 more|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|May 24, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 50被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、高解像度CO観測を用いてNGC 4569における分子ガスの力学を調査し、大規模な星のバーが核へ向かうガスの流入をどのように駆動するかを明らかにする。弱いバーのポテンシャルにおける軌道モデルを用いて、内側リンブレッド共振（ILR）を特定し、重力的トルクが300 pc以内の領域へガスを効率的に誘導することを示すが、100 pc未塔の核星形成活動を駆動するためには追加のメカニズムが必要である。

ABSTRACT

This work is part of the NUGA survey of CO emission in nearby active galaxies. We present observations of NGC4569, a member of the Virgo Cluster. We analyse the molecular gas distribution and kinematics in the central region and we investigate a possible link to the strong starburst present at the nucleus. 70% of the 1.1x10^9 Msolar of molecular gas detected in the inner 20" is found to be concentrated within the inner 800 pc and is distributed along the large scale stellar bar seen in near-infrared observations. A hole in the CO distribution coincides with the nucleus where most of the Halpha emission and blue light are emitted. The kinematics are modelled in three different ways, ranging from the purely geometrical to the most physical. This approach allows us to constrain progressively the physical properties of the galaxy and eventually to emerge with a reasonable fit to an analytical model of orbits in a barred potential. Fitting an axisymmetric model shows that the non-circular motions must be comparable in amplitude to the circular motions (120 km/s). Fitting a model based on elliptical orbits allows us to identify with confidence the single inner Lindblad resonance (ILR) of the large scale bar. Finally, a model based on analytical solutions for the gas particle orbits in a weakly barred potential constrained by the ILR radius reproduces the observations well. The mass inflow rate is then estimated and discussed based on the best fit model solution. The gravitational torques implied by this model are able to efficiently funnel the gas inside the ILR down to 300 pc, although another mechanism must take over to fuel the nuclear starburst inside 100 pc.

研究の動機と目的

• NGC 4569の核へ向かう分子ガスの流入に大規模な星のバーが果たす役割を調査すること。
• ガス運動の非円形運動および共鳴構造が、観測された分子ガスの集中を説明できるかどうかを特定すること。
• バーのポテンシャルにおける重力的トルクをモデル化し、核領域への質量流入率を推定すること。
• 観測されたガス力学が、このLINER型銀河における強い核星形成活動を説明できるかどうかを評価すること。
• 核星形成を駆動する物理的メカニズムを特定し、バー駆動の流入と他のプロセスを区別すること。

提案手法

• 分子ガスの分布および運動をマッピングするために、IRAMプラトー・ドゥ・ブール干渉計および30 m望遠鏡を用いて、高解像度（0.5″）のCO(1-0)およびCO(2-1)線観測を実施した。
• 3つのモデリング手法を適用した：純粋幾何学的モデル、楕円軌道モデル、弱いバーのポテンシャルにおけるガス粒子軌道の解析的解。
• 内側リンブレッド共振（ILR）は、観測された運動学的構造に軌道モデルをフィットさせ、条件Ω - κ/2 = Ω_pを用いて特定した。
• 重力的トルクの計算は、摂動ポテンシャルΦ_b(r,φ) = εΦ₀ cos(2φ)から導出され、Φ₀は対数的ポテンシャルモデルから得られた。
• 質量流入率は、角運動量の変化から導かれる径方向速度v_rad = T̄ / (∂M/∂r)を用いて推定した。ここでT̄は1軌道における合成トルクである。
• モデルはILR半径とパターン速度によって制約され、バーの強度は5%未満に保たれ、弱い摂動領域に留まるようにした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 4569の中心20″における分子ガスの空間的分布および運動学的構造はどのようなものか？
• RQ2 大規模な星のバーが重力的トルクによって核へ向かうガスの流入をどれほど駆動しているか？
• RQ3 内側リンブレッド共振（ILR）はどこに位置し、ガス力学および流入効率にどのように影響を与えるか？
• RQ4 観測されたガスの集中および運動学的特徴を、バーのポテンシャルにおける軌道モデルで説明できるか？
• RQ5 核領域への推定される質量流入率は何か？ 100 pc未塔の星形成を駆動するメカニズムは何か？

主な発見

• 全分子ガス質量の70%（約7.7 × 10⁸ M☉）が内側800 pcに集中しており、大規模な星のバーに沿って顕著に集中している。
• 核に一致するCO分布の欠損部があり、ここでは大部分のHα放射および青色光が観測されており、中心部に分子ガスがほとんど存在しないことを示している。
• 楕円軌道モデルに基づき、内側リンブレッド共振（ILR）は約300 pcの半径に明確に特定された。
• ILR半径で制約された弱いバーのポテンシャルにおけるガス軌道の解析的モデルが、観測された運動学的特徴と最もよく一致した。
• バーからの重力的トルクは、ガスを300 pc以内へ効率的に誘導するが、モデルで推定される流入率は100 pc未塔の燃料供給を完全には説明できない。
• バーのパターン速度は約0.11 v_p / r_pと推定され、共鳴半径はILR半径の約6.26倍であり、対数的ポテンシャルモデルと整合的である。