[論文レビュー] The AMIGA sample of isolated galaxies IX. Molecular gas properties

U. Lisenfeld, D. Espada+8 more|arXiv (Cornell University)|Aug 10, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 54被引用数 54

ひとこと要約

本研究では、AMIGAプロジェクトから赤方偏移制限付きの173個の孤立銀河のサンプルを提示し、中心点向の観測における開口部補正を用いて12 CO(1-0)線放出を介して分子ガスの性質を特徴づける。分子ガス質量と光度（L_B、L_K、L_FIR）のベースライン相関関係を確立し、Sb-Scスパイラル銀河ではL_FIRおよびL_Kと非常にタイトな線形関係を示すことが判明。また、相互作用している銀河では孤立銀河と比較して分子ガスが0.2–0.3 dex程度増加していることが明らかになった。

ABSTRACT

Aims: We characterize the molecular gas content using CO emission of a redshift-limited subsample of isolated galaxies from the AMIGA (Analysis of the interstellar Medium of Isolated GAlaxies) project. Methods: We present the 12CO(1-0) data for 273 AMIGA galaxies. We constructed a redshift-limited sample containing galaxies with 1500\kms

研究の動機と目的

• 分子ガス含有量に及ぼす環境的影響を調査するため、明確な孤立基準を満たす孤立銀河の基準サンプルを確立すること。
• 12 CO(1-0)線放出データを用いて、孤立銀河内の分子ガス質量（M_H2）を特徴づけること。
• 指数的COディスクプロファイルを仮定して、単一点向観測のための開口部補正を導出し、全分子ガス質量を推定すること。
• 孤立銀河と相互作用銀河の分子ガス性質を比較し、環境的要因の影響を評価すること。
• 分類型にわたる分子ガスの消費 timescale（τ_dep）とガス質量比（M_H2/M_HI）を定量すること。

提案手法

• 赤方偏移が1500 km s⁻¹以上5000 km s⁻¹未塔の173個の孤立銀河の赤方偏移制限付きサンプルを構築。形状的擾乱を示す銀河は除外。
• IRAM 30mおよびFCRAO 14m電波望遠鏡からの新しい12 CO(1-0)データを、273個の銀河について文献データと統合。
• 指数的ディスクモデルを用いて開口部補正を適用し、中心点向観測からの全分子ガス質量を外挿推定。
• M_H2と光度（L_B、L_K、L_FIR）、光学的直径（D_25）、および原子ガス質量（M_HI）との相関関係について、統計的分析を実施。
• サンプルの相関係数を用いて、期待される対比と観測されたlog(M_H2)の差として、分子ガス不足パラメータを定義。
• Kroupa初期質量関数を用いて、分子ガス消費 timescale τ_dep = M_H2 / SFR を計算。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 孤立銀河における分子ガス質量（M_H2）と全銀河的性質（L_B、L_K、L_FIR、D_25、M_HI）との相関関係は何か？
• RQ2 孤立銀河におけるM_H2–L_FIRおよびM_H2–L_K関係は、相互作用銀河におけるそれらとどのように異なるか？
• RQ3 孤立スパイラル銀河（T=3–5）における典型的な分子ガス消費 timescale（τ_dep）は何か？
• RQ4 孤立銀河におけるM_H2/M_HI質量比は分類型に応じてどのように変化するか？
• RQ5 孤立銀河において、分子ガス表面密度（Σ_H2）と星形成率表面密度（Σ_SFR）との間にタイトな相関関係があるか？

主な発見

• M_H2の最もタイトな相関はL_FIRとみられる。T=3–5スパイラル銀河ではL_Kとも、ほぼ線形関係を示す。
• M_H2–L_B相関は非線形的であり、L_Bが大きくなるにつれてM_H2/L_Bが増加する傾向を示し、明るい銀河では分子ガス効率が変化していることを示唆。
• M_H2とM_HIとの間に強い相関は認められない。T=3–5スパイラル銀河では平均M_H2/M_HI比はlog(M_H2/M_HI) = -0.72であり、後続分類型に伴い顕著に減少。
• 分子ガス消費 timescale τ_dep は、T=3–5スパイラル銀河でlog(τ_dep) = 9.0 yr、全タイプでlog(τ_dep) = 8.9 yrであり、他の近傍銀河研究と整合的。
• L_FIRまたはL_Kに基づく不足パラメータにより、Pereaら（1997年）およびCasasolaら（2004年）の相互作用銀河は、孤立銀河と比較してM_H2が0.2–0.3 dex増加していることが示された。
• log(Σ_H2)とlog(Σ_SFR)との間に勾配がほぼ1のタイトな相関関係が存在するが、Σ_SFRと全ガス表面密度（Σ_H2+HI）との間に有意な相関は認められなかった。