[논문 리뷰] Galactic Center Molecular Arms, Ring and Expanding Shells.I. Kinematical Structures in Longitude-Velocity Diagrams

Yoshiaki Sofue|ArXiv.org|1995. 08. 24.

Silicone and Siloxane Chemistry참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 은하 중심 150 pc 내에서 13CO(J=1-0) 데이터를 사용하여 두 개의 고정된 회전하는 분자 날개—은하중심 분자 날개(GCA)—를 규명한다. 압축 방법을 적용하여 운동학적 구조를 분리하고 경도-속도도를 분해함으로써, 85° 기울인 120-pc 반경의 분자 고리가 드러났으며, 금속성 경향을 반영한 재조정된 CO-to-H2 변환 계수로 인해 질량과 운동에너지 추정치가 이전 추정치보다 약 30% 낮아졌다.

ABSTRACT

Analyzing the (l, b, Vlsr) data cube of 13CO(J=1-0) line emission obtained by Bally et al, we have investigated the molecular gas distribution and kinematics in the central +/-1 deg (150 pc) region of the Galaxy. We have applied the pressing method to remove the local- and foreground-gas components at low velocities in order to estimate the intensity more quantitatively. Two major dense molecular arms have been identified in longitude-radial velocity diagrams as apparently rigidly-rotating ridges. The ridges are spatially identified as two arms, which we call the Galactic Center molecular Arms (GCA). The arms compose a rotating ring of radius 120 pc (the 120-pc Molecular Ring), whose inclination is about 85 deg. The Sgr B molecular complex is associated with GCA I, and Sgr C complex is located on GCA II. These arms are as thin as 13 to 15 pc, except for vertically extended massive complexes around Sgr B and C. The LV behavior of the arms can be qualitatively reproduced by a model which assumes spiral arms of gas. Assuming a small pitch angle for the arms, we tried to deconvolve the LV diagram to a projection on the galactic plane, and present a possible face-on CO map as seen from the galactic pole, which also reveals a molecular ring and arms. We have estimated masses of these molecular features, using the most recent value of the CO-to-H2 conversion factor taking into account its metallicity dependency and radial gradient in the Galaxy. The estimated molecular masses and kinetic energy are about a factor of three smaller than those reported in the literature using the conventional conversion factor.

연구 동기 및 목표

• 13CO(J=1-0) 데이터를 활용하여 은하 중심 분자가스의 운동학적 구조를 규명하고 특성화하는 것.
• 전경 및 국부적 가스 성분을 제거하여 중심 분자 고리와 날개를 분리하는 것.
• 금속성과 반경 방향 기울기를 반영한 업데이트된 CO-to-H2 변환 계수를 사용하여 분자 질량과 운동에너지 추정을 수행하는 것.
• 경도-속도 데이터에서 은하면에 투영된 분자 분포의 정면도를 재구성하는 것.

제안 방법

• 압축 방법을 적용하여 (l, b, Vlsr) 13CO 데이터 큐브에서 저속도 전경 및 국부적 가스 성분을 제거하였다.
• 경도-속도(LV)도를 분석하여 고정된 회전하는 분자 날개에 해당하는 고리를 식별하였다.
• 작은 경사각 나선형 모델을 가정하여 LV 구조를 은하면에 투영된 분포로 분해하였다.
• 최신의 금속성 의존성과 반경 기울기를 반영한 CO-to-H2 변환 계수를 사용하여 질량과 운동에너지 추정을 수행하였다.
• 유도된 질량 및 에너지 값과 이전 문헌의 추정치를 비교하여 재조정된 변환 계수의 영향을 평가하였다.
• 은하극에서 본 분자 고리와 날개를 보여주는 합성 정면도 CO 지ap을 생성하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 중심 분자가스의 경도-속도도에 나타나는 운동학적 구조는 무엇인가?
• RQ2 전경 및 국부적 가스 성분을 효과적으로 제거하여 중심 분자 특징을 분리할 수 있는가?
• RQ3 은하 중심의 분자 고리와 날개의 공간적 및 운동학적 구성은 어떻게 되어 있는가?
• RQ4 금속성을 고려한 재조정된 CO-to-H2 변환 계수는 분자 특징의 질량 및 에너지 추정치에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 LV도 분해를 통해 유추된 분자 고리와 날개의 정면형태는 어떠한가?

주요 결과

• 두 개의 주요 분자 날개—GCA I 및 GCA II—가 경도-속도도에서 고정된 회전하는 고리로 식별되었으며, 85° 기울인 120-pc 반경의 고리 형성.
• Sgr B 복합체는 GCA I와 관련이 있으며, Sgr C 복합체는 GCA II에 위치해 있으며, 둘 다 수직으로 확장된 거대한 복합체를 제외하고는 두께가 13–15 pc이다.
• 날개의 운동학적 행동은 작은 경사각 나선형 모델에 의해 정성적으로 재현되며, 일관된 회전하는 구조를 지지한다.
• 금속성에 따라 변하는 CO-to-H2 변환 계수를 사용함으로써 분자 질량 및 운동에너지 추정치는 이전 문헌의 추정치보다 약 3배 낮아졌다.
• 정면도 CO 지도가 재구성되었으며, 뚜렷한 분자 고리와 두 개의 두드러진 날개를 보여주었으며, 관측된 LV 구조와 일치한다.
• 재조정된 질량 추정치는 CO-to-H2 변환 계수에 반경 기울기와 금속성 효과를 반영함으로써 향상된 정확성을 반영한다.