[論文レビュー] The Herschel Virgo Cluster Survey: II. Truncated dust disks in HI-deficient spirals

L. Cortese, J. I. Davies+28 more|arXiv (Cornell University)|May 17, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 31被引用数 85

ひとこと要約

本研究では、ヘーシェル-SPIREおよび21 cm H iデータを用いて、バーヴォス銀河団に属するH i欠乏性スパイラル銀河のダスト円盤が顕著に短縮されていることを示した。これは、H i円盤の短縮と一致する。研究結果は、ダストが集団環境においてガスとともに引き剥がれることを示しており、特にH i欠乏度が著しい銀河では、環境由来の剥がしがダストおよび金属の団内物質への供給を促進する主要なメカニズムであることを示している。

ABSTRACT

By combining Herschel-SPIRE observations obtained as part of the Herschel Virgo Cluster Survey with 21 cm HI data from the literature, we investigate the role of the cluster environment on the dust content of Virgo spiral galaxies.We show for the first time that the extent of the dust disk is significantly reduced in HI-deficient galaxies, following remarkably well the observed 'truncation' of the HI disk. The ratio of the submillimetre-to- optical diameter correlates with the HI-deficiency, suggesting that the cluster environment is able to strip dust as well as gas. These results provide important insights not only into the evolution of cluster galaxies but also into the metal enrichment of the intra-cluster medium.

研究の動機と目的

• バーヴォス銀河団のスパイラル銀河のダスト含有量に及ぼす集団環境の影響を調査すること。
• 原子水素が減少しているH i欠乏性銀河—すなわち、同程度のタイプとサイズの孤立スパイラル銀河と比較してH i量が少ない銀河—も同様にダスト含有量が減少しているかどうかを特定すること。
• H i円盤の短縮およびH i欠乏度と関連して、ダスト円盤の空間的広がりを検討すること。
• 対流圧力剥がしなどの環境的プロセスが、集団スパイラル銀河におけるダスト分布および質量に与える影響を評価すること。
• ダスト剥がれが団内物質への金属栄養分供給に与える影響を検討すること。

提案手法

• 文献からの21 cm H iラインデータと、ヘーシェル-SPIREの準ミリ波長観測（100–500 μm）を統合すること。
• ダスト円盤の広がりを光学円盤と比較するために、準ミリ波長直径比を測定すること。
• H i欠乏度パラメータ（def_HI）を用いて、同タイプ・同サイズの孤立スパイラル銀河と比較した場合のH i含有量に基づき、銀河を分類すること。
• ダスト質量と星形成物質量の相対関係を示す指標として、f(250)/f(K)およびf(500)/f(K)の放射度比を用いること。
• Spearman順位相関を適用して、ダスト特性とH i欠乏度との関係を評価すること。
• 先行研究（例：Contursi et al. 2001）と比較することで、ダスト含有量の傾向に影響を及ぼすサンプル依存バイアスを特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バーヴォス銀河団のスパイラル銀河におけるH i円盤の短縮は、同様にダスト円盤の短縮に対応しているか？
• RQ2 H i欠乏度とダスト円盤の広がりまたは表面密度との間に測定可能な相関関係があるか？
• RQ3 集団環境下の銀河からどれほど多くのダストが剥がれ出ているのか、ガス剥がれと相関しているか？
• RQ4 H i欠乏性銀河の準ミリ波長対Kバンド放射度比が、通常のスパイラル銀河と比べて顕著に低いか？これはダスト質量の減少を示唆する。
• RQ5 環境由来の剥がれが、ダストの注入を通じて団内物質への金属栄養分供給に果たす役割は何か？

主な発見

• H i欠乏性スパイラル銀河のダスト円盤広がりは顕著に短縮されており、H i円盤の短縮と密接に一致している。
• 準ミリ波長対光学直径比はH i欠乏度と相関しており、ダストがガスとともに同時に剥がれていることを示している。
• 非常にH i欠乏度の高い銀河では、f(250)/f(K)およびf(500)/f(K)の放射度比が通常のスパイラル銀河と比較して2〜3倍低く、ダスト質量の著しい損失を示している。
• ダスト特性とH i欠乏度の相関関係は、def_HI < 0.87の領域で崩れるため、顕著なダスト剥がれはガス欠乏度が極めて高い銀河でのみ発生していることが示唆される。
• これらの結果から、とりわけ対流圧力剥がれが、ガスが光学半径内ですでに剥がれている場合に、スパイラル銀河の外縁部からのダストを効率的に除去していることが示唆される。
• 直接的な剥がれダストの検出と併せた本研究の結果は、ダスト剥がれが団内物質へのダストおよび金属の供給を促進する主要メカニズムであることを支持している。