[論文レビュー] Spatially resolved analysis of neutralwWinds, stars, and ionized gas kinematics with MEGARA/GTC: new insights on the nearby galaxy UGC 10205

C. Catalán-Torrecilla, Á. Castillo-Morales+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2020

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 137被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、MEGARA/GTCを用いた高分解能積分場分光法を用いて、近距離の縁面銀河であるUGC 10205における多相性運動学を分析した。これにより、最大3つの運動学的成分を有する複雑なイオン化ガスの運動学的挙動が明らかとなり、質量出流率0.78 ± 0.03 M⊙ yr⁻¹の冷たい中性出流が検出された。これは、静止状態の銀河における銀河風を解明するにあたり、高分解能IFSの重要性を示している。

ABSTRACT

We present a comprehensive analysis of the multiphase structure of the interstellar medium (ISM) and the stellar kinematics in the edge-on nearby galaxy UGC 10205 using integral field spectroscopy (IFS) data taken with MultiEspectrógrafo en GTC de Alta Resolución para Astronomía (MEGARA) at the GTC. We explore both the neutral and the ionized gas phases using the interstellar Na I D doublet absorption (LR−V setup, R ∼ 6000) and the Hα emission line (HR−R setup, R ∼ 18000), respectively. The high-resolution data show the complexity of the Hα emission-line profile revealing the detection of up to three kinematically distinct gaseous components. Despite of this fact, a thin-disk model is able to reproduce the bulk of the ionized gas motions in the central regions of UGC 10205. The use of asymmetric drift corrections is needed to reconciliate the ionized and the stellar velocity rotation curves. We also report the detection of outflowing neutral gas material blueshifted by ∼ 87 km s^(−1) . The main physical properties that describe the observed outflow are a total mass M_(out) = (4.55 ± 0.06) × 10^(7) Mʘ and a coldgas mass outflow rate M_(out) = 0.78  0.03 Mʘ yr^(−1) . This work points out the necessity of exploiting highresolution IFS data to understand the multiphase components of the ISM and the multiple kinematical components in the central regions of nearby galaxies.

研究の動機と目的

• 近接した縁面スパイラル銀河UGC 10205のISMにおける多相性運動学を調査すること。
• イオン化ガスおよび中性ガス成分の分析を通じて、銀河風が銀河進化に果たす役割を特定すること。
• 初期型スパイラル銀河における星およびイオン化ガスの回転曲線を一致させるために、非対称ドリフト補正（ADC）が必要かどうかを評価すること。
• 薄皮モデルおよびISM吸収線を用いて、冷たい中性出流の物理的性質を特徴づけること。
• 空間的に解像された形で、イオン化ガスの運動学的構造とチルダー、星の運動学的構造との関係を調査すること。

提案手法

• MEGARAを搭載したGTC望遠鏡を用いて、高分解能積分場分光法（IFS）データを取得した。2つの設定を用いた：LR−V（R ~ 6000）はNa I D吸収線を用いた中性ガス、HR−R（R ~ 18,000）はHα発光を用いたイオン化ガス。
• ボロノイビニングとモーメント解析を用いて、星の速度分散およびライン・オブ－サイト速度から2次元星の運動学的マップを構築した。
• 星とイオン化ガスの回転曲線を一致させるために非対称ドリフト補正（ADC）を適用し、式 Vrot(stars) = Vrot(gas) × (1 + ADC) を用いた。
• 傾きi = 75°の薄いディスク運動学的モデルを用いて、Hα発光ラインプロファイルをモデル化し、イオン化ガスの運動学的挙動を再現した。
• 薄皮モデルを用いて、Na I D吸収線の運動学的挙動から冷たい中性風の全質量および質量出流率を推定した。
• イオン化ガス、中性ガス、チルダーの空間的分布を分析し、明確に分離された運動学的成分とその幾何的関係を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UGC 10205の中心領域におけるイオン化ガス（Hα）および中性ガス（Na I D）の運動学的特性は何か？
• RQ2 イオン化ガスと星の回転曲線はどのように比較されるか？非対称ドリフト補正はそれらを一致させるために果たす役割は何か？
• RQ3 検出された冷たい中性出流の物理的パラメータ（質量、質量出流率）は何か？
• RQ4 イオン化ガスには複数の運動学的成分が存在するか？それらはチルダーおよび星の構造とどのように関係しているか？
• RQ5 単純な薄いディスクモデルは、UGC 10205の中心領域における複雑なHαラインプロファイルを再現できるか？

主な発見

• UGC 10205のイオン化ガスは最大3つの運動学的に異なる成分を示し、そのうちの1つはi = 75°の薄いディスクモデルで最もよく記述される。
• 非対称ドリフト補正を適用した後、星とイオン化ガスの回転曲線が一致し、平均的なVrot(stars)/Vrot(gas)比は0.75 ± 0.08となった。
• 冷たい中性出流が観測され、約87 km s⁻¹のブルーシフトが確認された。全質量はMout = (4.55 ± 0.06) × 10⁷ M⊙、質量出流率は˙Mout = 0.78 ± 0.03 M⊙ yr⁻¹であった。
• 出流は過去の小規模な合体活動によって駆動されている可能性が高く、シェル構造および吸い込み中の中性ガス成分の存在がその証拠となった。
• Na I D吸収は、赤シフトした前方の成分を示し、∆V = (114 ± 5) km s⁻¹であり、内側領域へのやや穏やかな流入を示唆している。
• イオン化ガスは回転ディスクに閉じ込められているが、中性ガスは複雑な運動学的挙動を示しており、NE半短軸に沿ってブルーシフトした成分が観測され、これは銀河風と整合的である。