[論文レビュー] VLA HI Imaging of the brightest spiral galaxies in Coma II. The HI Atlas and deep continuum imaging of selected early type galaxies

H. Bravo–Alfaro, V. Cayatte+2 more|ArXiv.org|Sep 19, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 38被引用数 40

ひとこと要約

本研究では、コマ銀河団に属する19個の明るい渦巻銀河と11個のポストスターバースト銀河について、深さのあるVLA 21cm HI画像および電波連続体観測を行い、銀河団内物質（ICM）によるランプ圧力ストリッピングが、観測されたHI構造と欠落を説明していることを明らかにした。予想に反して、ほこりに包まれたスターバーストは検出されず、ポストスターバースト銀河は低星形成率（≤1 M⊙ yr⁻¹）を示しており、スターバースト後にガスが急速に枯渇していることが示唆され、継続的な隠れた活動ではないことを示している。

ABSTRACT

In the first paper of this series we used HI observations of the 19 brightest spirals in Coma to analyze the dynamical state of the cluster. In this paper we present the detailed HI distribution and kinematics of the spirals that were detected in HI, and radio continuum data for a sample of star forming and post starburst galaxies in Coma. We discuss the importance of ICM-ISM interactions to explain the observed HI morphology. A rough comparison of observed HI sizes with predicted HI sizes from simulations by Abadi et al. (1999) gives reasonable agreement. We use the results on radio continuum emission to estimate the star formation rate in the PSB galaxies we pointed at. The radio continuum emission in the 11 so called post starburst galaxies, identified by Caldwell et al. (1993) in the cluster, is weak. Eight of the 11 were not detected down to a 3 sigma upper limit of 0.6 mJy. This sets an upper limit to the star formation rate in these galaxies of less than 0.2 solar masses per year. The three detected post starburst galaxies have a star formation rate of less than one solar mass per year. Thus none of the post starburst galaxies in Coma are dust enshrouded starbursts.

研究の動機と目的

• コマ銀河団の最も明るい19個の渦巻銀河のHI分布および運動を、高分解能VLA 21cm観測を用いて分析すること。
• 銀河団内物質（ICM）-銀河間銀河物質（ISM）相互作用が、HI構造とHI欠落をどのように形作っているかを評価すること。
• 深さのある電波連続体画像を用いて、ポストスターバースト（PSB）銀河の星形成率（SFR）を推定し、ほこりに包まれたスターバーストの予測と比較すること。
• ランプ圧力ストリッピングやガス再吸収といった環境的プロセスが、銀河団銀河における観測されたHI欠落および星形成歴を説明できるかを検証すること。
• コマ銀河団のポストスターバースト銀河が、赤方偏移の高い銀河団で示されたように、隠れたほこりに包まれたスターバーストを経験しているかどうかを検証すること。

提案手法

• 19個の検出済み渦巻銀河について、詳細なHIマップ、チャンネルマップ、および速度場を生成するため、深さのあるVLA 21cmライン観測を実施した。
• スペクトルライン観測の副産物としての電波連続体画像を用い、11個のポストスターバースト銀河および活発な星形成銀河の1.4GHz周波数での放射度を検出および測定した。
• 電波連続体-星形成率関係（SFR ∝ L_ν, 1.4 GHz）を用いて、非検出の上限としてSFRの上限を導出した。
• Abadi et al. (1999)およびVollmer et al. (2001b)によるランプ圧力ストリッピングの数値シミュレーションの予測と、観測されたHIサイズおよび構造を比較した。
• ICMストリッピング後に再吸収されたガスの再吸収 timescale（約5×10⁸年）を推定し、再吸収ガスがストリッピング後に星形成を引き起こせるかを検証した。
• HI欠落、ポストスターバースト銀河の位置、および銀河団中心から約0.5 Mpcの青い輪状領域（星形成が強化されている領域）との空間的相関を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コマ銀河団の渦巻銀河における観測されたHI構造は、ランプ圧力ストリッピングのシミュレーション予測とどの程度一致しているか？
• RQ2 コマ銀河団のポストスターバースト銀河における現在の星形成率はどの程度で、中赤方偏移銀河団で観測されたように、ほこりに包まれたスターバーストを有しているか？
• RQ3 ランプ圧力ストリッピング後にガスが再吸収できる場合、約0.5 Mpcの銀河団中心からの青い輪状領域における星形成の強化を説明できるか？
• RQ4 コマ銀河団のポストスターバースト銀河のHI質量およびSFRは、孤立したフィールド環境のものと比べてどの程度異なるか？
• RQ5 銀河ハラスメントかICM-ISM相互作用が、コマ銀河団における渦巻銀河からS0型への変換を支配するメカニズムか？

主な発見

• コマ銀河団の最も明るい渦巻銀河のHI構造および運動は、ICMによるランプ圧力ストリッピングの予測と一致しており、シミュレーションの予測通りである。
• 銀河団中心部の渦巻銀河におけるHI欠落およびディスクの断片化は、ICM-ISM相互作用によって最もよく説明され、銀河ハラスメントや内部プロセスによるものではない。
• コマ銀河団のポストスターバースト銀河には、ほこりに包まれたスターバーストの兆候は認められない。11個中8個は電波連続体で検出されず、3σ上限は0.6 mJyであり、これに対応するSFR < 0.2 M⊙ yr⁻¹である。
• 3個の検出済みポストスターバースト銀河はSFR < 1 M⊙ yr⁻¹であり、強い隠れた星形成活動を経験しているとは見なせない。
• 約5×10⁸年間のガス再吸収によって、銀河団中心から約0.5 Mpcの位置に位置する観測された青い輪状領域の星形成が説明できる。この領域には多くの青い銀河およびポストスターバースト銀河が存在する。
• ポストスターバースト銀河における星形成の急速な停止（若い星形成群および低HI含量の両方の証拠）は、スターバースト後にガスが枯渇することを示しており、継続的な隠れた活動ではなく、迅速な環境的クエンチングメカニズムを支持している。