[論文レビュー] Molecular gas in NUclei of GAlaxies (NUGA) XV. Molecular gas kinematics in the inner 3kpc of NGC6951

T. P. R. van der Laan, Eva Schinnerer+7 more|Max Planck Institute for Plasma Physics|Feb 24, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 50被引用数 18

ひとこと要約

本研究では、IRAM PdBIおよび30m望遠鏡を用いた高分解能12 CO(1-0)および(2-1)観測を用い、NGC 6951の内側3 kpcにおける分子ガスの運動学的構造を調査した。中心付近に、運動学的に異なる高スペードのCO成分が同定され、これは核における星族の楕円形構造によって駆動される流入ガスであると解釈され、AGNへのガス流入の最終段階を完成させた。

ABSTRACT

Within the NUclei of GAlaxies project we have obtained IRAM PdBI and 30m 12CO(1-0) and 12CO(2-1) observations of the spiral galaxy NGC 6951. Previous work shows that there is indirect evidence of gas inflow from 3 kpc down to small radii: a large-scale stellar bar, a prominent starburst ring (r~580 pc) and a LINER/Seyfert 2 nucleus. In this paper we study the gas kinematics as traced by the CO line emission in detail. We quantify the influence of the large-scale stellar bar by constructing an analytical model of the evolution of gas particles in a barred potential. From this model gravitational torques and mass accumulation rates are computed. We compare our model-based gravitational torque results with previous observationally-based ones. The model also shows that the large-scale stellar bar is indeed the dominant force for driving the gas inward, to the starburst ring. Inside the ring itself a nuclear stellar oval might play an important role. Detailed analysis of the CO gas kinematics there shows that emission arises from two co-spatial, but kinematically distinct components at several locations. The main emission component can always be related to the overall bar-driven gas kinematics. The second component exhibits velocities that are larger than expected for gas on stable orbits, has a molecular gas mass of 1.8x10^6Msun, is very likely connected to the nuclear stellar oval, and is consistent with inflowing motion towards the very center. This may form the last link in the chain of gas inflow towards the active galactic nucleus in NGC 6951.

研究の動機と目的

• NGC 6951の内側3 kpcにおける分子ガスの運動学的構造と流入ダイナミクスを理解すること。
• 大規模および核の星族構造が重力トーラスによってガスを内向きに駆動する役割を特定すること。
• 最終段階のガス流入を表す可能性のある運動学的に異なるガス成分を同定・特徴づけること。
• モデルに基づく重力トーラス予測と、以前に観測的に導かれたトーラスマップを比較し、流入メカニズムを検証すること。

提案手法

• IRAM Plateau de Bure干渉計および30m望遠鏡を用いて、高分解能（0.5–1 arcsec）の12 CO(1-0)および(2-1)線放出マップを取得した。
• バー型ポテンシャル内のガス粒子軌道の解析的モデルを構築し、大規模星族バーによるトーラス応答を模擬した。
• モデルから重力トーラスおよび質量蓄積率プロファイルを計算し、García-Burilloら（2005年）およびHaanら（2009年）の観測的トーラスマップと比較した。
• 環状核領域内の複数の位置で、二重ピークCO線プロファイルを分析し、運動学的に異なる成分を同定した。
• 幾何学的および動力学的根拠を用いて、第二のCO成分が安定軌道上にあるか、流入運動を示しているかを評価した。
• CO成分と中心部HCN放射（Krips ら 2007年）との空間的・運動学的関係を評価し、流入チェーンの連続性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大規模星族バーは、NGC 6951の内側3 kpcにおける分子ガス流入をどのように駆動しているか？
• RQ2 核の星族の楕円形構造が、中心CO放射で観測された運動学的異常を説明できるか？
• RQ3 AGNへのガス流入の最終段階を表す運動学的に異なるガス成分が観測されているか？
• RQ4 モデル予測の重力トーラスは、同じ領域における観測的に導かれたトーラスマップとどのように一致するか？
• RQ5 力学的中心付近の高スペードCO成分の物理的起源は何か？これは流入と整合的か？

主な発見

• 大規模星族バーがガス流入の主な駆動源であり、分子ガスを約400 pcの半径まで輸送している。これは環状核星形成リングの位置と一致する。
• 力学的中心付近に、約80 km s⁻¹の速度オフセットを示す運動学的に異なるCO成分が検出され、これは安定軌道運動とは一致しない運動を示している。
• この第二のCO成分は、分子ガス質量が1.8 × 10⁶ M☉であり、核の星族の楕円形構造と空間的・運動学的に整合しており、その重力トーラスによって駆動されていると示唆される。
• CO成分は核の楕円形構造の南側の先導側に位置し、核に向かう流入運動と整合的であり、ガス流入の最終段階を表している。
• CO成分は空間的および運動学的に中心HCN放射（FWHM ~0.5 arcsec、速度範囲 ±70 km s⁻¹）と接続されており、流入チェーンの連続性を示唆している。
• モデルに基づく重力トーラス解析により、大規模バーが400 pcより外側で支配的であるのに対し、核の星族の楕円形構造が内側領域におけるガス輸送を担っている可能性が確認された。