[論文レビュー] NGC 6340: an old S0 galaxy with a young polar disc. Clues from morphology, internal kinematics and stellar populations

Igor Chilingarian, A. P. Novikova+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 29, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用数 20

ひとこと要約

本研究は、約120億年前に形成された古めいたS0銀河であるNGC 6340が、約0.3〜0.5億年前に小規模な合体または寒冷ガスの吸収によって形成された若々しく反転した極軸円盤を有することを明らかにした。多波長の画像測光、深さのあるスリットスペクトロスコピー、および全スペクトルフィッティングを用いて、三軸的な擬似バルジと、マajor合体によって形成された金属豊富な核を特定した。これには運動学的ずれと、3つの構造的成分にわたる明確に異なる星の集団が関与している。

ABSTRACT

Lenticular galaxies are believed to form by a combination of environmental effects and secular evolution. We study the nearby disc-dominated S0 galaxy NGC 6340 photometrically and spectroscopically to understand the mechanisms of S0 formation and evolution in groups. We use SDSS images to build colour maps and light profile of NGC 6340 which we decompose using a three-component model including Sersic and two exponential profiles. We also use Spitzer images to study the morphology of regions containing warm ISM and dust. Then, we re-process and re-analyse deep long-slit spectroscopic data for NGC 6340 and recover its stellar and gas kinematics, distribution of age and metallicity with the NBursts full spectral fitting. We obtain the profiles of internal kinematics, age, and metallicity out to >2 half-light radii. The three structural components of NGC 6340 are found to have distinct kinematical and stellar population properties. We see a kinematical misalignment between inner and outer regions of the galaxy. We confirm the old metal-rich centre and a wrapped inner gaseous polar disc (r~1 kpc) having weak ongoing star formation, counter-rotating in projection with respect to the stars. The central compact pseudo-bulge of NGC 6340 looks very similar to compact elliptical galaxies. In accordance with the results of numerical simulations, we conclude that properties of NGC 6340 can be explained as the result of a major merger of early-type and spiral galaxies which occurred about 12 Gyr ago. The intermediate exponential structure might be a triaxial pseudo-bulge formed by a past bar structure. The inner compact bulge could be the result of a nuclear starburst triggered by the merger. The inner polar disc appeared recently, 1/3-1/2 Gyr ago as a result of another minor merger or cold gas accretion.

研究の動機と目的

• 団環境におけるリング状銀河の形成および進化機構を理解すること。
• NGC 6340の構造的・運動学的複雑性、特に中心部のコンパクトな擬似バルジと極軸円盤の起源を解明すること。
• 1効用半径を超える領域における星の集団の年齢、金属量、運動学的性質を特定すること。
• NGC 6340で観測された特徴が、銀河合体の数値シミュレーションによって再現可能かどうかを検証すること。
• 擬似バルジおよび極軸円盤の形成において、定常的進化と合体駆動プロセスのどちらが支配的であるかを区別すること。

提案手法

• SDSSおよびSpitzerのアーカイブ画像を用いて色マップを構築し、3成分モデル（Sérsic + 2つの指数関数的プロファイル）を用いて光度プロファイルを分解した。
• 信号対雑音比とスペクトルの忠実性を向上させるために、新規のスカイ除去技術を用いて深さのあるスリットスペクトロスコピーのデータを再処理した。
• NBursts全スペクトルフィッティングコードを適用し、空間的に分解された星の集団パラメータ（年齢、金属量）および運動学的パラメータ（径方向速度、速度分散）を導出した。
• 運動学的および集団分析を1効用半径を超えて拡張し、円盤支配の外縁領域を調査した。
• 観測された構造的・運動学的・集団的プロファイルを、GalMerデータベースに収録されたシミュレート銀河合体の結果と比較した。
• 形態的・運動学的ずれ、金属量勾配、チリの減光を用いて、極軸円盤および中心構造の起源を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6340の内側と外側領域の間で観測される運動学的ずれの起源は何か？
• RQ2 NGC 6340の3つの構造的成分（円盤、指数的バルジ、コンパクト核）にわたる星の集団および金属量はどのように変化するか？
• RQ3 約1 kpcの半径で形成された若々しく反転した極軸円盤を生じさせたメカニズムは何か？
• RQ4 NGC 6340で観測された性質は、銀河合体の数値シミュレーションによって再現可能か？
• RQ5 中心部のコンパクトな擬似バルジは、定常的進化によって形成されたのか、それともマajor合体の結果なのか？

主な発見

• NGC 6340は、古く金属量の高い中心バルジと、約1 kpcの半径に位置する若々しく反転した極軸円盤を有する運動学的ずれを示すシステムである。
• 中心部のコンパクトな擬似バルジは、コンパクト楕円銀河と区別がつかない性質を示しており、合体による起源を示唆している。
• 極軸円盤は弱い星形成を継続しており、小規模な合体または寒冷ガスの吸収によって約0.3〜0.5億年前に形成された可能性が高い。
• 中間の指数的構造は、定常的進化ではなく、過去のバー不安定性によって形成された三軸的擬似バルジと解釈される。
• 外縁部の円盤は、質量が同程度の早期型銀河として予想されるよりもわずかに金属量が低く、スパイラル銀河を母体とするマajor合体のシナリオに整合的である。
• E0とSa/Sbスパイラル銀河の等質量マajor合体の数値シミュレーションは、NGC 6340で観測された3成分構造、運動学的ずれ、および中心部の金属量増加を再現した。