[論文レビュー] Tidal Dwarf Candidates in a Sample of Interacting Galaxies. II. Properties and Kinematics of the Ionized Gas

Peter M. Weilbacher, Pierre–Alain Duc+1 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Oct 17, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 34被引用数 68

ひとこと要約

本研究では、相互作用銀河からの14個の潮汐矮星銀河（TDG）候補におけるイオン化ガスの低分解能スペクトロスコピーを報告し、赤方偏移測定によって親銀河系との物理的関連性を確認した。主な発見として、12+log(O/H) = 8.34 ± 0.20 の平均酸素含有量が得られ、これはTDGおよび外縁スパイラル銀河ディスクと同程度であり、また13個の候補で強い速度勾配が観測された。これは内部運動の可能性を示唆するが、動的独立性を確認し、投影効果を除外するには高分解能が必要である。

ABSTRACT

We present low-resolution spectroscopy of the ionized gas in a sample of optical knots located along the tidal features of 14 interacting galaxies and previously selected as candidates of Tidal Dwarf Galaxies (TDGs). From redshift measurements, we are able to confirm their physical association with the interacting system in almost all cases. For most knots, the oxygen abundance does not depend on the blue luminosity. The average, 12+log(O/H)=8.34+-0.20, is typical of TDGs and comparable to that measured in the outer stellar disk of spirals from which they were formed. A few knots showing low metallicities are probably pre-existing low-mass companions. The estimated Ha luminosity of the TDG candidates is higher than the one of typical individual HII regions in spiral disks and comparable to the global Ha luminosity of dwarf galaxies. We find several instances of velocity gradients with amplitudes apparently larger than 100 km/s in the ionized gas in the tidal knots and discuss various possible origins for the large velocity amplitudes. While we can exclude tidal streaming motions and outflows, we cannot rule out projection effects with the current resolution. The velocity gradients could be indicative of the internal kinematics characteristic of self-gravitating objects. Higher resolution spectra are required to confirm whether the tidal knots in our sample have already acquired their dynamical independence and are therefore genuine Tidal Dwarf Galaxies.

研究の動機と目的

• 赤方偏移測定を用いて、潮汐クモの親相互作用銀河系との物理的関連性を確認する。
• 酸素含有量とHα全放射光度を測定し、TDG候補の進化段階と星形成活動を評価する。
• イオン化ガスの運動学的シグネチャーを調査し、クモが自己重力に起因する内部速度勾配を示すかどうかを評価する。
• 潮汐特徴におけるTDG候補を特定するための画像的前選別手法の有効性を評価する。
• 進化合成モデルのためのスペクトロスコピック入力を提供し、TDG候補の将来の進化を決定する。

提案手法

• ESOの非常に大きな望遠鏡（VLT）を用い、ラ・シルヤの位置で14個の相互作用銀河からの潮汐クモにおけるイオン化ガス発光の低分解能長幅スリットおよびマルチオブジェクトスぺクトロスコピー（MOS）を取得した。
• Hαおよび[N II]発光ラインからの赤方偏移を測定し、親相互作用系との物理的関連性を確認した。
• 発光ライン比（例：[O II]λ3727、[O III]λ4959、[O III]λ5007）を用いたR23法により酸素含有量（12+log(O/H)）を計算した。
• フラックス測定値からHα全放射光度を算出し、典型的なH II領域および矮星銀河と比較した。
• 長幅スリットスペクトルを用いてイオン化ガス内の速度勾配を分析し、振幅と空間的広がりを評価し、内部力学を推定した。
• 論文Iの画像データを用い、ブロードバンド色および潮汐矮星と類似した形態に基づいて候補を前選別した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 選別された光学的クモは、親相互作用銀河と物理的に関連しているのか、それとも背景の混入物であるのか？
• RQ2 潮汐クモ内のイオン化ガスの金属量（酸素含有量）はどの程度か。また、外縁スパイラル銀河ディスクや既存の矮星銀河と比較してどうなるか？
• RQ3 潮汐クモは、自己重力に起因する内部速度勾配を示すのか。これは動的独立性を示唆する可能性がある。
• RQ4 クモのHα全放射光度は、典型的なH II領域や矮星銀河と比較してどの程度か。これはTDG状態の識別子として利用可能か？
• RQ5 低分解能スぺクトロスコピーは、自己重力的物体の運動学的シグネチャーをどの程度解像できるのか。真のTDGを確認するにはどの分解能が必要か？

主な発見

• 検出されたすべての潮汐クモが、その親相互作用銀河系と物理的に関連していることが確認され、論文Iで用いられた画像的前選別手法の有効性が裏付けられた。
• 平均酸素含有量は12+log(O/H) = 8.34 ± 0.20 であり、スパイラル銀河の外縁ディスクと同程度で、TDGの典型的な値と一致しており、事前に存在する低金属量の同伴銀河の可能性は排除された。
• クモのHα全放射光度は、スパイラル銀河ディスク内の典型的なH II領域よりも2桁高いが、矮星銀河の全Hα全放射光度と同等であった。
• 14候補中13例で、100 km s⁻¹を超える速度勾配が観測された。これは内部運動の可能性を示唆するが、現在の分解能では投影効果を完全には除外できない。
• 唯一の候補（AM 1159-530a）は明確に解像された勾配（5.5″の広がり）を示しており、おそらく内部重力によるものと考えられるが、動的独立性を確認するには2倍以上の空間分解能が必要である。
• 現在のデータから、速度勾配は潮汐の流れや噴流によるものではなく、高分解能スぺクトロスコピーが得られない限り、その起源は不明のままである。