[論文レビュー] Molecular gas in the barred spiral M100 - II. 12 CO(1-0) interferometer observations and numerical simulations

S. García‐Burillo, M. J. Sempere+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 1998

Spectroscopy and Laser Applications参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、帯状スパイラル銀河M100における高分解能12CO(1-0)干渉計観測を行い、核棒の端から延びる二条のスパイラル構造を分子ガス中に発見した。数値シミュレーションの結果、ガスの運動は、160 km/s/kpcの高速回転核棒（外側の棒とは独立して回転）が最もよく説明され、それぞれのコリソナランス半径は1.2 kpcおよび8–9 kpcであり、強いストリーミング運動と急峻な回転曲線を示している。

ABSTRACT

Using the IRAM interferometer we have mapped at high resolution (2"x1") the 12CO(1-0) emission in the nucleus of the doubled barred SABbc spiral M100. Molecular gas is distributed in a two spiral arm structure starting from the end points of the nuclear bar (r=600 pc) and a central source. The kinematics of the gas indicates the existence of a steep rotation curve (180 km/s at 100 pc) and strong streaming motions characteristic of a trailing spiral wave inside corotation. Gas flow simulations analyse the gas response to a gravitational potential derived from the K-band plate, including the two nested bars. We develop two families of models: first, a single pattern speed solution shared by the outer bar+spiral and by the nuclear bar, and secondly, a two independent bars solution, where the nuclear bar is dynamically decoupled and rotates faster than the primary bar. We found the best fit solution consisting of a fast pattern (160 km/s/kpc) for the nuclear bar (with corotation at 1.2 kpc) decoupled from the slow pattern of the outer bar+spiral (23 km/s/kpc, with corotation at 8-9 kpc).

研究の動機と目的

• 高分解能干渉計観測を用いて、帯状スパイラル銀河M100における分子ガスの分布と運動を理解すること。
• 重力的ポテンシャルが、ネストドバーの構造がガスの流れやスパイラル構造形成に与える影響を調査すること。
• 核棒と外側の棒が共通のパターン速度を持つのか、それとも独立して回転しているのかを特定すること。
• 観測されたガスの運動を数値モデルと照合し、最適な力学的配置を同定すること。
• ガスのストリーミング運動と回転曲線を用いて、2つの棒のパターン速度とコリソナランス半径を制約すること。

提案手法

• IRAMアレイを用いた高分解能（2"×1

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 帯状スパイラル銀河M100の中心領域における分子ガスの空間的分布と運動的構造は何か？
• RQ2 外側の棒と核棒の重力的ポテンシャルが、観測されたガスの形態と運動にどのように影響を与えているか？
• RQ3 核棒は外側の棒と動的に結合しているのか、それとも異なるパターン速度で独立して回転しているのか？
• RQ4 観測されたガス力学を再現するのに最も適した2つの棒のパターン速度とコリソナランス半径は何か？
• RQ5 ストリーミング運動と回転曲線は、コリソナランス内に進行するスパイラル波の存在をどの程度支持するか？

主な発見

• 分子ガスは、核棒の端（半径600 pc）から始まる二条のスパイラル構造を形成している。
• ガスは強いストリーミング運動を示しており、コリソナランス内に進行する後退型スパイラル波が存在することを示している。
• 急峻な回転曲線が観測され、半径100 pcで速度180 km/sが測定された。
• 最適なモデルでは、パターン速度160 km/s/kpcの高速回転核棒が、コリソナランス半径1.2 kpcで動作している。
• 外側の棒＋スパイラル系は、パターン速度23 km/s/kpcで回転しており、コリソナランス半径は8–9 kpcである。
• 核棒は外側の棒から動的に分離されており、共通のパターン速度の証拠は見当たらない。