[논문 리뷰] A Virgo Environmental Survey Tracing Ionised Gas Emission (VESTIGE).IV. A tail of Ionised Gas in the Merger Remnant NGC 4424

A. Boselli, Matteo Fossati외 32명|arXiv (Cornell University)|2018. 10. 22.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 병합 잔여은하 NGC 4424에서 10 kpc 길이의 이온화 기체 꼬리를 밝혀내었으며, 이는 110 kpc 길이의 HI 꼬리와 반대 방향에 위치해 있어 지속적인 램 압력 제거를 시사한다. 다주파수 데이터는 중심부에서는 광학 이온화, 외곽부에서는 충격 이온화가 일어나고 있음을 보여주며, 이는 중심부의 성분별 폭발 유동이 램 압력을 뛰어넘어 기체를 밀어내고 있음을 시사한다. 이는 피드백이 은하단 내에서 항성 형성 억제에 기여할 수 있음을 직접적으로 입증한다.

ABSTRACT

We have observed the late-type peculiar galaxy NGC 4424 during VESTIGE, a blind narrow-band Halpha[NII] imaging survey of the Virgo cluster carried out with MegaCam at the CFHT. The presence of a 110 kpc long HI tail in the S direction indicates that this galaxy is undergoing a ram pressure stripping event. The deep narrow-band image revealed the presence of a low surface brightness ionised gas tail ~10 kpc long extending from the centre of the galaxy to the NW direction, in the direction opposite to the HI tail. Chandra and XMM X-rays data do not show any compact source in the nucleus nor the presence of an extended tail of hot gas, while MUSE spectroscopy indicates that the gas is photo-ionised in the inner regions and shock-ionised in the outer parts. IFU spectroscopy confirms that the ionised gas is kinematically decoupled from the stellar component and indicates the presence of two kinematically distinct structures in the stellar disc. The analysis of the SED of the galaxy indicates that the activity of star formation has been totally quenched in the outer disc ~ 250-280 Myr ago, while only reduced by ~80% in the central regions. All this observational evidence suggests that NGC 4424 is the remnant of an unequal-mass merger occurred <= 500 Myr ago, when the galaxy was already a member of the Virgo cluster, now undergoing a ram pressure stripping event which has removed the gas and quenched the activity of star formation in the outer disc. The tail of ionised gas probably results from the outflow produced by a central starburst fed by the collapse of gas induced by the merging episode. This outflow is sufficiently powerful to overcome the ram pressure induced by the intracluster medium on the disc of the galaxy crossing the cluster. This analysis thus suggests that feedback can participate in the quenching process of galaxies in high-density regions.

연구 동기 및 목표

• . NGC 4424는 최근 항성 형성이 억제된 병합 잔여은하이다.
• . 긴 이온화 기체 꼬리가 HI 꼬리와 반대편에 존재함으로써 램 압력 제거와 내부 피드백 간의 복잡한 상호작용이 나타난다.
• . 중심부의 성분별 폭발이 램 압력을 뛰어넘어 기체를 밀어내는지 여쭙는다.
• . 외부 제거와 내부 유동을 구분하기 위해 이온화 기체의 운동학적 상태와 이온화 상태를 조사한다.
• . 밀도가 높은 은하단 환경에서 피드백이 항성 형성 억제에 어떤 역할을 하는지 평가한다.

제안 방법

• . VESTIGE 조사의 일환으로 CFHT의 MegaCam를 사용해 깊은 밴드 Hα+[NII] 영상 촬영을 수행하였다.
• . Chandra 및 XMM X선 관측, MUSE IFU 분광법, Fabry-Perot 분광법을 포함한 다파장 데이터를 통합하였다.
• . 항성 형성 역사를 추론하기 위해 스펙트럼 에너지 분포(Spectral Energy Distribution, SED) 모델링을 수행하였다.
• . MUSE 및 Fabry-Perot 데이터에서 유도된 진단 선비율을 사용해 이온화 메커니즘을 진단하였다.
• . IFU 데이터의 속도도를 사용해 이온화 기체와 별 간의 운동학적 분리 정도를 정량화하였다.
• . SED 모델링과 이론적 항성 형성 역사를 비교함으로써 억제 시기의 연령을 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 . NGC 4424에서 10 kpc 길이의 이온화 기체 꼬리의 기원은 무엇이며, 왜 HI 꼬리와 반대 방향으로 향해 있는가?
• RQ2 . NGC 4424의 이온화 기체는 광학 이온화인지 충격 이온화인지, 그리고 꼬리 전반에 걸쳐 이온화 상태는 어떻게 변화하는가?
• RQ3 . 중심부 성분별 폭발에서 기인하는 내부 피드백의 역할은 무엇인가?
• RQ4 . 최근의 병합 사건은 NGC 4424에서 램 압력 제거의 효율성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 . 램 압력 제거에 비해 피드백은 항성 형성 억제에 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• . 이온화 기체 꼬리는 은하 중심에서 약 10 kpc 길이로 북서쪽으로 연장되며, 은하의 별 기준판과 수직이고 110 kpc 길이의 HI 꼬리와 반대 방향이다.
• . 이온화 기체는 표면 밝기가 낮아 Σ(Hα) ≈ 4 × 10⁻¹⁸ erg s⁻¹ cm⁻² arcsec⁻²이다.
• . 내부 영역에서는 기체가 광학 이온화되어 있고, 외곽부에서는 충격 이온화되어 있음을 보여, 중심 피드백에서 외부 제거로의 전이가 일어나고 있음을 시사한다.
• . 별 기준판에는 운동학적으로 구분되는 두 개의 구성 요소가 존재하여 과거의 병합 사건이 있었음을 시사한다.
• . 외부 기준판에서는 약 250–280 Myr 전에 항성 형성이 완전히 억제되었고, 중심 영역에서는 약 80% 감소하였다.
• . 이온화 기체 꼬리는 중심부 성분별 폭발 유동이 램 압력을 뛰어넘어 만들어졌을 가능성이 높으며, 이는 피드백이 은하단 환경에서 기체 제거에 기여할 수 있음을 보여준다.