[논문 리뷰] CI and CO in nearby galaxy centers: the bright galaxies NGC1068 (M77), NGC2146, NGC3079, NGC4826 (M64), and NGC7469

F. P. Israel|ArXiv.org|2008. 11. 25.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 91인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 활성핵을 가진 다섯 개인 근접 은하(NGC 1068, NGC 2146, NGC 3079, NGC 4826, NGC 7469)의 중심부에서 다중 전이 CO, $^{13}$CO, 및 [CI] 선 관측을 통해 분자 가스를 조사한다. 각 은하에서 둘의 다를 가스 성분을 밝혀내며, 고온(125–150 K), 고밀도(0.3–1.0 × 10⁵ cm⁻³), 그리고 태양계 근처 값보다 한 단계 낮은 CO-to-H₂ 변환 인자(X)를 확인하여, 핵심으로부터 0.9–1.5 kpc 내부에 밀도가 높고 따뜻한 분자 가스가 존재함을 시사하며, H₂ 질량은 1.2–2.5 × 10⁸ M☉이다.

ABSTRACT

Maps and measurements of the J=1-0, J=2-1, J=3-2, J=4-3 12CO, the J=1-0, J=2-1, and J=3-2 13CO lines in the central arcminute squared of NGC1068, NGC2146, NGC3079, NGC4826, and NGC7469, as well as 492 GHz [CI] maps in three of these are used to model the circumnuclear molecular gas in these galaxies. In all five objects, the bright CO concentrations mapped have line intensities that require two distinct gas components for satisfactory fits. The physical condition of the molecular gas differs from galaxy to galaxy. High kinetic temperatures of 125-150 K occur in NGC2146 and NGC3079. Very high densities of 0.3-1.0 x 10**5 cm**-3 occur in NGC2146, NGC3079, and NGC7469. The CO to H2 conversion factor X is typically an order of magnitude less than the `standard' value in the Solar Neighborhood. The molecular gas is constrained within radii between 0.9 and 1.5 kpc from the nuclei. Within these radii, H2 masses are typically 1.2-2.5 x 10**8 M(sun). The exception is the (relatively nearby) merger NGC4826 with R=0.3 kpc, and M = 3 x 10**7 M(sun). In all five galaxies, the H2 mass is typically about one per cent of the dynamical mass in the same region.

연구 동기 및 목표

• 활동핵을 가진 근접 은하 중심부의 분자 가스의 물리 조건과 질량을 규명하기 위해.
• 다양한 CO 전이와 이소토폴을 관측하여 분자 가스의 온도와 밀도 간의 다중해를 해결하기 위해.
• CO 방출으로부터 분자 질량을 추정하기 위해 필수적인 CO-to-H₂ 변환 인자(X)를 은하핵에서 제약하기 위해.
• Seyfert 및 융합 시스템을 포함한 다양한 유형의 활성은하핵에서 분자 가스 성질의 변화를 조사하기 위해.
• 공진발과 중심 블랙홀의 가속화를 주도하는 분자 가스의 역할을 공간적 범위와 질량 측정을 통해 평가하기 위해.

제안 방법

• 다섯 은하의 중심 1arcmin 범위에서 $^{12}$CO J=1–0, J=2–1, J=3–2, J=4–3 전이를 전파 천체망원경을 사용해 관측함.
• $^{13}$CO J=1–0, J=2–1, J=3–2 선을 동시에 맵핑하여 광학적으로 얕은 CO를 추적하고, 온도-밀도 다중해를 해결함.
• 492 GHz [CI] $^{3}$P₁–$^{3}$P₀ 전이를 관측하여 가스 밀도와 H₂ 농도를 독립적으로 제약함.
• 복사전달 코드를 사용해 선형형태와 공간적 방출 맵을 모델링하여 분자 가스의 운동온도, 밀도, 열량밀도를 유도함.
• 관측된 선 강도와 모델링된 물리 조건을 기반으로 CO-to-H₂ 변환 인자(X)를 사용해 H₂ 질량을 추정함.
• 핵심으로부터 0.9–1.5 kpc 반경 내 방출을 공간적으로 통합하여 총 분자 가스 질량을 산정함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 근접한 활성 은하의 중심부에서 분자 가스의 운동온도와 밀도는 무엇인가요?
• RQ2 은하핵에서의 CO-to-H₂ 변환 인자(X)는 태양계 근처 표준 값과 비교해 어떻게 되나요?
• RQ3 이 은하들의 중심 0.9–1.5 kpc 내에서 분자 가스(H₂)의 공간적 범위와 총 질량은 무엇인가요?
• RQ4 Seyfert와 융합 시스템을 포함한 다양한 유형의 활성은하핵 간에 분자 가스의 물리 조건은 어떻게 다릅니까?
• RQ5 [CI]와 $^{13}$CO 선 강도는 $^{12}$CO 자료로부터 유도된 이중 성분 가스 모델을 얼마나 잘 지지합니까?

주요 결과

• 모든 다섯 은하에서 분자 가스가 둘의 다를 성분을 보이며, NGC 2146와 NGC 3079에서는 운동온도가 125 K에서 150 K 사이임.
• NGC 2146, NGC 3079, 그리고 NGC 7469의 분자 가스는 0.3–1.0 × 10⁵ cm⁻³의 고밀도를 보이며, 밀도가 높고 밀집된 구름임을 시사함.
• CO-to-H₂ 변환 인자(X)는 일반적으로 태양계 근처 표준 값보다 한 단계 낮으며, 더 높은 자극 또는 다른 자극 조건임을 시사함.
• 분자 가스는 핵심으로부터 0.9–1.5 kpc 반경 내에 국한되어 있으며, 대부분의 경우 H₂ 질량은 1.2–2.5 × 10⁸ M☉임.
• 융합 시스템인 NGC 4826는 더 작은 반경(0.3 kpc)과 낮은 H₂ 질량(3 × 10⁷ M☉)을 보이며, 더 밀도가 높고 질량이 작은 분자 가스 저류임을 나타냄.
• 일반적으로 H₂ 질량은 동역학 질량의 약 1%이며, 이는 분자 가스가 총 질량 예산에 상당히 기여하지만 지배적이지는 않음을 시사함.