[論文レビュー] Molecular Gas in NUclei of GAlaxies (NUGA). X. The Seyfert 2 galaxy NGC 3147

V. Casasola, F. Combes+4 more|ArXiv.org|Aug 8, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用数 25

ひとこと要約

本研究では、IRAM PdBIおよび30m電波望遠鏡を用いた高分解能12 CO(1-0)および(2-1)観測により、セイファート2型銀河NGC 3147の分子ガスをマッピングした。中心ピークと約2 kpcのリング、および約4 kpcの外側らせん構造が明らかになった。新たに同定された弱い近赤外帯の棒からの重力トーラス解析により、~2 kpc以内で負のトーラスが得られ、ガスの内向き流れ（約0.5 M⊙ yr⁻¹）が示唆された。これは、やや低い流入速度にもかかわらずAGNの燃料供給に一致する。

ABSTRACT

We present CO(1-0) and CO(2-1) observations of the SA(rs)bc Seyfert 2 galaxy NGC 3147, obtained with the IRAM interferometer at 1\farcs9 $ imes$1\farcs6 and 1\farcs6 $ imes$1\farcs4 resolutions, respectively. A central peak seen mainly in CO(2-1) and a ring-like structure at $r \simeq 10$\arcsec $\sim$2 kpc dominate the CO maps. In CO(1-0) an outer spiral at $r \simeq 20$\arcsec $\sim$4 kpc is also detected, not visible in CO(2-1) emission because it falls outside the field-of-view of the primary beam. The kinematics of the molecular structures are quite regular, although there is evidence for local non-circular or streaming motions. We show that the molecular gas distribution is similar but not exactly identical to those of star formation tracers. Using a NIR image obtained with adaptive optics at the CFHT Telescope, we identify a weak bar in NGC 3147, which is classified as non-barred galaxy in the optical. We then compute the gravity torques exerted by this stellar bar on the gas. We find that the gas inside the inner CO ring is subject to a net negative torque and loses angular momentum. This is expected for gas at the UHR, just inside the corotation resonance of the stellar bar. In contrast, the gas outside corotation, in the spiral arms comprising the outer spiral structure, suffers positive torques and is driven outwards. We conclude that some molecular gas is presently flowing into the central region, since we find negative torques down to the resolution limit of our images.

研究の動機と目的

• セイファート2型銀河NGC 3147の核における分子ガスの分布および運動を調査すること。
• 星の棒からの重力トーラスが、核領域へのガス流入を駆動し、AGNを燃料化できるかどうかを特定すること。
• 分子ガス構造と星形成 tracer（GALEX FUVおよびスパッターザー8 μm）を比較し、ガスの運動と星形成の関係を評価すること。
• 非円形運動および共鳴構造がガス燃料供給メカニズムに果たす役割を評価すること。
• 質量流入速度を定量的に評価し、低輝度AGNを駆動するのに十分かどうかを検討すること。

提案手法

• IRAMプラトー・ドゥ・ブール干渉計を用いた高分解能12 CO(1-0)および(2-1)干渉観測を、それぞれ1.9×1.6″および1.6×1.4″の分解能で実施した。
• 完全な低空間周波数サンプリングを提供するため、IRAM 30m電波望遠鏡を用いた補助的な単独電波望遠鏡観測を実施した。
• カナダ＝フランス＝ハワイ Telescope の近赤外適応光学画像を用いて、光学データでは見えない弱い星の棒を同定した。
• COマップの各空間点で重力トーラスを計算し、ガス面密度で重み付けした平均化を行い、全角運動量の損失または増加を評価した。
• トーラスは、棒駆動共鳴構造の文脈で解釈され、超調波共鳴（UHR）および共鳴半径が特定された。
• ガスが約5つの動的時標識内に流れ込むと仮定し、トーラスプロファイルと動的時標識を用いて質量流入速度を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 3147の分子ガスは、リングやらせん構造といった棒駆動流入に一致する構造に分布しているか？
• RQ2 以前に検出されなかった弱い星の棒が、AGNへのガス流入を駆動する役割を果たしているか？
• RQ3 観測された重力トーラスは、超調波共鳴や共鳴半径といった共鳴構造とどのように関係しているか？
• RQ4 分子ガス分布は、FUVおよび8 μm放射とどの程度相関しているか？
• RQ5 中心100–200 pcへの分子ガスの推定質量流入速度は何か？また、これはセイファート2型核を駆動するのに十分か？

主な発見

• 12 CO(1-0)および(2-1)マップでは、中心COピークと約2 kpc（10″）の顕著なリングが支配的であり、12 CO(1-0)でのみ約4 kpc（20″）の外側らせん構造が観測された。
• 温度単位での平均I21/I10線幅比は約0.7であり、スパイラル銀河核で予想される光学的厚さの発光と一致する。
• ガスの運動学は概ね規則的であるが、内側領域では非円形運動が局所的に観測され、複雑な力学的状態が示唆された。
• 内側COリングおよび中心発光はFUVおよび8 μm星形成トレーサーとよく一致しているが、外側らせん構造は間銀河領域に位置し、一時的で星形成前の構造である可能性がある。
• 光学データでは見えないが、近赤外画像で弱い星の棒が同定され、その重力トーラスは~2 kpc以内で負であった。これは、全角運動量の内向き損失を示唆した。
• 推定される質量流入速度は約0.5 M⊙ yr⁻¹であり、約10%の質量-エネルギー変換効率を仮定すれば、観測されたAGNの輝度を駆動するのに十分である。