[論文レビュー] Molecular gas in the elliptical galaxy NGC759. Interferometric CO observations

T. Wiklind, F. Combes+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、NGC759における干渉計的CO(1-0)観測を報告し、半径650 pcに位置するコンパクトな核心周囲リングに、2×10⁹ M☉の分子ガスが閉じ込められていることを明らかにした。ピーク表面密度は750 M☉/pc²に達する。CO(2-1)/CO(1-0)線幅比が0.4であることは、二相性の分子ガス成分を示しており、r¹/⁴光度プロファイルに基づく洗練された質量モデルにより、類似した銀河における分子ガスの性質の過去の推定値が過大評価されていた可能性が示唆される。

ABSTRACT

Interferometric observations of the CO(1-0) line in the elliptical galaxy NGC759 shows that it contains 2 10^9 Mo of molecular gas, confined to a circumnuclear ring with an average radius of only 650pc. The maximum gas surface density is 750 Mo/pc^2, which is comparable to the critical gas surface density for large scale gravitational instabilities. The low CO(2-1)/CO(1-0) ratio of 0.4 is consistent with a two-component molecular gas, consisting of a cold and dense phase, containing most of the mass, and a warm and diffuse component dominating the CO emission. We use a mass model for the underlying galaxy which is applicable to spherical galaxies with an r^1/4 luminosity profile. This leads to more modest estimates of the molecular gas fraction and gas surface density then would have been derived using simpler models, suggesting that many of the spectacular molecular gas properties of ultraluminous FIR galaxies, which could be described by similar mass models, may have to be revised. We discuss the possibility that NGC759 is in a late stage of a merging between two gas-rich disk galaxies.

研究の動機と目的

• 高分解能CO(1-0)干渉計観測を用いて、楕円銀河NGC759における分子ガスの分布および物理的状態を調査すること。
• 特に核心周囲構造に注目し、NGC759における分子ガス質量および表面密度を特定すること。
• r¹/⁴光度プロファイルを有する銀河の動力学的質量モデル化に、観測されたガス性質の影響を評価すること。
• CO線幅比およびガスの空間構造を分析することで、ガス豊富な合体が楕円銀河における分子ガス蓄積の形成に果たす役割を評価すること。

提案手法

• NGC759における分子ガス分布をマッピングするために、CO(1-0)回転遷移線の高分解能干渉計観測が実施された。
• r¹/⁴光度プロファイルに基づく球対称質量モデルを適用し、動力学的質量を推定するとともに、ガス表面密度およびガス分率の過大評価を是正した。
• CO(2-1)/CO(1-0)線幅比を測定することで、冷たい・高密度および温かい・広がった相から成る二成分分子ガス系の存在を推定した。
• 観測されたガス表面密度を重力不安定性の臨界値と比較し、星形成またはディスク破壊の可能性を評価した。
• 論文掲載用に、A&A標準のLaTeXフォーマットおよびPostScript形式の図を用いてデータを解析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 楕円銀河NGC759における分子ガスの総質量および空間的分布は何か？
• RQ2 現実的なr¹/⁴質量モデルを用いることで、単純なモデルと比較して分子ガス表面密度およびガス分率の推定値にどのような影響が及ぶか？
• RQ3 CO線幅比（CO(2-1)/CO(1-0)）は、分子ガスの物理的状態および多相性をどのように示唆するか？
• RQ4 NGC759のコンパクトな分子ガスリングは、2つのガス豊富なディスク銀河の最近の合体の残骸である可能性はあるか？

主な発見

• NGC759には約2×10⁹ M☉の分子ガスが存在し、半径650 pcの核心周囲リングに閉じ込められている。
• ピーク分子ガス表面密度は750 M☉/pc²に達し、大規模な重力不安定性の臨界値に近づいている。
• CO(2-1)/CO(1-0)線幅比は0.4に測定され、冷たい・高密度相が支配的で、温かい・広がった相が存在する二相性分子ガス系を示している。
• 現実的なr¹/⁴光度プロファイルに基づく質量モデルを用いることで、単純なモデルと比較して分子ガス分率および表面密度の推定値が低減され、類似した銀河における過去の過大評価が示唆された。
• コンパクトで高表面密度のガスリングは、2つのガス豊富なディスク銀河の晩期的合体に起因する可能性のある形成シナリオと整合的である。