[論文レビュー] The NGC 1614 Interacting Galaxy: Molecular Gas Feeding a "Ring of Fire"

S. König, S. Aalto+3 more|Research Explorer (The University of Manchester)|Mar 5, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 59被引用数 18

ひとこと要約

本研究は、マイナー合体銀河NGC 1614の核周囲の星形成リングに、潮汐的ダストレーンからの分子ガスが『宇宙のへその緒』構造を介して供給されていることを明らかにした。高分解能SMA観測により、8.3 × 10⁸ M☉のガスを含む231 pcのリング内に10個の巨大分子集合体（GMAs）が検出された。非対称なリングは共鳴ガス流入によって駆動されており、強力な星形成を示しており、これは雲同士の衝突と軌道上の密集が、リングの最も密度の高い領域における星形成を引き起こしていることを示唆している。

ABSTRACT

Minor mergers frequently occur between giant and gas-rich low mass galaxies and can provide significant amounts of interstellar matter to refuel star formation and power AGN in the giant systems. Major starbursts and/or AGN result when fresh gas is transported and compressed in the central regions of the giant galaxy. This is the situation in NGC1614, whose molecular medium we explore at half arcsecond angular resolution through our observations of 12CO(2-1) emission using the SMA. We compare our maps with optical and Pa alpha, HST and high angular resolution radio continuum images to study the relationships between dense molecular gas and the starburst region. The most intense CO emission occurs in a partial ring with ~230pc radius around the center, with an extension to the north-west into the dust lane that contains diffuse molecular gas. We resolve 10 GMAs in the ring which has an integrated molecular mass of ~8x10^8M_sun. Our observations filter out a large part of the CO(1-0) emission mapped at shorter spacings, indicating that most of the molecular gas is diffuse and that GMAs only exist near and within the circumnuclear ring. The molecular ring is uneven with most of the mass on the western side, which also contains GMAs extending into a pronounced tidal dust lane. The spatial and kinematic patterns suggest that the northwest extension of the ring is a cosmic umbilical cord that is feeding molecular gas associated with the dust lane and tidal debris into the nuclear ring. The astrophysical process for producing a ring structure is not fully understood, but the presence of numerous GMAs suggests an orbit crowding or resonance phenomenon. There is some evidence that star formation is progressing radially outwards within the ring, indicating that a self-triggering mechanism may also affect these processes.

研究の動機と目的

• 星爆発的マイナー合体銀河NGC 1614における分子ガスの起源と分布を調査すること。
• 潮汐的デブリから中心の星形成リングへのガス輸送メカニズムを特定すること。
• 核周囲リングにおける星形成を引き起こす物理的メカニズムを同定すること。
• 共鳴構造と雲同士の相互作用が、分子ガスの形態に果たす役割を評価すること。

提案手法

• Submillimeter Array (SMA) を用いたNGC 1614の高分解能（0.5 arcsec）12 CO (2–1) 観測。
• 光学、Paα、ハッブルおよび高分解能電波連続スペクトル画像とCO (2–1) データを比較して、ガスと星形成を追跡すること。
• 空間的および運動的基準を用いて3次元データキューブから巨大分子集合体（GMAs）を同定すること。
• X_CO要因を用いて、統合COライン強度から分子ガス質量を推定すること。
• 速度勾配と運動的非対称性の分析により、ガス流入および共鳴駆動の力学を推察すること。
• 13 CO (2–1) の非検出を用いて、12 CO/13 CO (2–1) ライン比の下限値（≥15）を設定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 1614の潮汐的デブリから中心の星形成リングへの分子ガスの輸送メカニズムは何か？
• RQ2 リング内の巨大分子集合体（GMAs）の形成を引き起こす物理的メカニズムとして、共鳴、雲同士の衝突、または軌道上の密集のうち、どれが支配的か？
• RQ3 なぜ星形成はリングに集中しているのではなく、外側の潮汐的構造に及ばないのか？
• RQ4 ダストレーンとそのリングへの接続が、ガス流入プロセスにおいて果たす役割は何か？
• RQ5 分子ガスの運動的構造は、核周囲リング形成の既存モデルを支持するか、あるいは反証するか？

主な発見

• 12 CO (2–1) の放射は、核を中心とする半径231 pcの非対称なリングを形成しており、合計分子質量は8.3 × 10⁸ M☉に達する。
• リングは西側で最も顕著であり、『宇宙のへその緒』と呼ばれる北西への延長部が、潮汐的ダストレーンに接続している。
• 10個の巨大分子集合体（GMAs）が同定され、すべてリング内またはその近傍に位置しており、リング外のGMAsと比較して速度分散と質量が顕著に高い。
• 13 CO (2–1) は検出されず、12 CO/13 CO (2–1) ライン比が15以上であると示唆され、高い光学厚さまたは低濃度の13Cに起因すると考えられる。
• ダストレーン内の分子ガスには顕著な星形成が認められないことから、星形成はガスがリングに到達してからのみ誘発されることが示唆される。
• 空間的および運動的パターンは、ガスが潮汐的構造を通じてLindblad共鳴にチャネル化され、雲同士の衝突と密集によって星爆発リングが形成されるモデルを支持している。