[論文レビュー] Physical Conditions in the Dwarf Local Group Irregular Galaxy IC10. I- Diffuse Ionized Gas

A. M. Hidalgo-Gámez|CERN Bulletin|Jun 24, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 29被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、長帯域分光法を用いて矮小不規則銀河IC 10の拡散イオン化ガス（DIG）を調査し、その高い励起状態と低レベルの[SII]/Hα比が、渦巻銀河とは顕著に異なることを明らかにした。主なイオン化機構は、H II領域からの光子漏れと、多数のWolf-Rayet（WR）星によるイオン化であり、衝撃は局所的領域でのみわずかな役割を果たしている。

ABSTRACT

A detailed analysis on the physical conditions of the Interstellar Medium in the main body of the Local Group dwarf irregular galaxy IC 10 is carried out using long-slit spectroscopy. Maps of the excitation, the H$α$ flux, [NII]/H$α$ and [SII]/H$α$ are presented. The Diffuse Ionized Gas inside the galaxy is studied. We found that the spectral characteristics are not similar to those for spiral galaxies: the values of the ratios [NII]/H$α$ and [SII]/H$α$ are not as large as in spiral galaxies but the excitation is much larger. These values, especially the large excitation, can be explained by proposing an extra source of ionization. Different sources are studied but any of the models at hand could be really fitted except a combination of photons leaking from the HII regions in addition to the ionization provided by the WR stars present in this galaxy. Shocks are not needed for explaining the line intensity ratios except in a small part in the west side of the galaxy.

研究の動機と目的

• 矮小不規則銀河IC 10における拡散イオン化ガス（DIG）の物理的状態を特徴づけること。
• 通常の渦巻銀河とは異なる、DIGで観測された高い励起状態を引き起こすイオン化源を特定すること。
• 特に[NII]/Hαおよび[SII]/Hαの線幅比が示す観測結果を、衝撃、光子イオン化、その他のメカニズムがどのように説明できるかを評価すること。
• Wolf-Rayet（WR）星およびH II領域からの光子漏れが、銀河間物質をイオン化する上で果たす役割を評価すること。
• 観測された線幅比を理論的光子イオン化モデルと比較し、データへの適合度を評価すること。

提案手法

• サン・ペドロ・マルティール天文台の2.1-m望遠鏡を用いて長帯域分光法を実施し、4000–7000 Åの波長域を5 arcsecのスリット幅でカバーした。
• データ還元にはMIDASソフトウェアパッケージを用い、バイアスとフラットフィールド補正、ヘリウム・アルゴンランプを用いた波長校正、標準星を用いたフラックス補正を実施した。
• 大気減光補正にはサン・ペドロ・マルティールの減光表を用い、スペクトル分解能は約14–16 Åであった。
• Hαフラックス、励起度、[NII]/Hα、[SII]/Hαの空間マップを構築し、イオン化ガスの分布と物理的状態を分析した。
• 光子イオン化（大質量星、WR星）、衝撃励起のモデルをテストし、Sutherland & Dopita（1993）のモデルと比較した。
• WR星の寄与は、ストロムグレン球半径と全イオン化光子出力を計算することで推定した。観測領域に10個のWR星が存在すると仮定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IC 10の拡散イオン化ガス（DIG）の物理的状態は何か？ また、それらは渦巻銀河とはどのように異なるか？
• RQ2 異常な線幅比が観測されたIC 10のDIGで、観測された高い励起状態を引き起こす主なイオン化機構は何か？
• RQ3 標準的な光子イオン化モデルは、観測された[NII]/Hαおよび[SII]/Hα比を説明できるか？ もしできない場合、追加のイオン化源が必要か？
• RQ4 WR星とH II領域からの光子漏れが、DIGのイオン化に果たす寄与度はどの程度か？
• RQ5 衝撃が線幅比を説明するために必要か？ もし必要であれば、どの領域でその必要性が生じるか？

主な発見

• [SII]/Hα比が低く、励起度が極めて高いことから、IC 10の[NII]/Hαおよび[SII]/Hα比は、渦巻銀河とは顕著に異なる。
• 標準的な光子イオン化モデルでは、観測された線幅比を再現できず、非標準的なイオン化メカニズムの存在が示唆された。
• H II領域からの40％の光子漏れと、少なくとも10個のWR星（観測領域内）によるイオン化の組み合わせが、IC 10の本体部における高い一様な励起状態を最もよく説明した。
• この領域に存在する10個のWR星のストロムグレン球の合計表面積は約122,719 pc²であり、観測されたイオン化度を説明するのに十分であった。
• わずか数か所（主に銀河の南側）に限り、追加のイオン化源（おそらくWR星の風による衝撃）が必要とされたが、[SII]/Hα比からはそのような衝撃の寄与は強く支持されていない。
• 観測された[SII]/Hα比を生成するには500 km s⁻¹の衝撃速度が必要となるが、0.7の閾値を超える領域は12件未満であり、衝撃の寄与は限定的であった。