[論文レビュー] Pattern speed of main spiral arms in NGC 2997: Estimate based on very young stellar complexes

P. Grosbol H. Dottori|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、深紫外赤外線撮影によるJHK-Brγ観測を用いて、非常に若い星形成複合体の方位角方向の年齢勾配を分析することで、NGC 2997の主な渦巻き腕のパターン速度を推定した。その結果、16 km s⁻¹ kpc⁻¹のパターン速度が得られ、ガスの圧縮によって質量の大きな星形成複合体が渦巻き腕に沿って形成される密度波モデルを支持するものであった。

ABSTRACT

Deep JHK-Brg photometry of the southern arm of the grand-design spiral galaxy NGC 2997 was obtained by ISAAC/VLT. All sources in the field brighter than K=19 mag were located. Color-color diagrams were used to identify young stellar complexes among the extended sources. Ages can be estimated for the youngest complexes and correlated with azimuthal distances from the spiral arms defined by the K-band intensity variation. The extended sources with Mk

研究の動機と目的

• NGC 2997の渦巻き腕に沿った若い星形成複合体に方位角方向の年齢勾配が存在するかを検出すること。
• 観測された年齢勾配を用いて、背後にある渦巻き密度波のパターン速度を推定すること。
• 星形成複合体の整列状態と色勾配を、波動と物質の相対的回転速度の違いと結びつけることで、密度波モデルを検証すること。
• 質量の大きな星形成複合体がなぜ渦巻き腕に沿って優先的に形成されるのかを特定すること。

提案手法

• 欧州南天天文台のVLT/ISAACを用いて、深紫外赤外線撮影（JHK-Brγ）を実施した。
• SExtractorを用いてK = 19 magより明るい拡張源を同定し、合成フレーム上でアパーチャー光度測定を実施した。
• NIR色とBrγ線放出を用いた色-色図を用いて、若い星形成複合体を同定した。
• 星形成シミュレーションコードstarburst99を用いて、最大A_V = 8 magまでの減光を考慮した上で、最も若い複合体の年齢を推定した。
• 各複合体のKバンドの渦巻きパターンからの方位角距離を測定し、色と年齢の径方向勾配を確立した。
• 円運動を仮定し、線形近似を用いて、関係式Ω_p = (V_c - V_r / tan i) / r - δθ/δageによりパターン速度を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 2997の渦巻き腕に沿って整列した若い星形成複合体に、方位角方向の年齢勾配が存在するか？
• RQ2 この年齢勾配を用いて、渦巻き密度波のパターン速度を推定できるか？
• RQ3 星形成複合体の質量と、それらが渦巻き腕に沿って整列する関係は何か？
• RQ4 観測された色勾配は、渦巻き波動と星形成物質の相対的回転速度差とどのように関係するか？
• RQ5 渦巻き腕に沿って最も質量の大きな複合体が形成される背後にある物理的メカニズムは何か？

主な発見

• M_K < -12 magの明るく拡張した若い星形成複合体は、渦巻き腕に強く集中しているが、明るさが低いコンパクトな源はディスク全体に均等に分布している。
• 明るく拡張したこれらの複合体は8 Myr未満の年齢にあり、最大で8 magの視覚的減光を受けており、若い星形成領域と整合的である。
• 渦巻き腕からの方位角距離関数として明確な色勾配が観測され、腕から遠く離れた場所に赤く若い複合体が存在する。
• 観測された勾配は、円運動を仮定し、年齢-方位角関係を線形と仮定した場合、パターン速度Ω_p = 16 km s⁻¹ kpc⁻¹を示唆する。
• 共回転半径は11.6 kpc（240″）に位置し、対称的な二腕構造の外側にあり、内側リンブレジオン（ILR）は2.9 kpc（60″）に位置し、渦巻き腕の内側縁付近にある。
• M_K = -12 magの急峻な明るさのしきい値は、強いガス圧縮によって形成された複合体と、よりランダムに形成されたもの（おそらく超新星駆動ガス放出によって）を分離している。