[논문 리뷰] HERschel Observations of Edge-on Spirals (HEROES). II: Tilted-ring modelling of the atomic gas disks

F. Allaert, Gianfranco Gentile외 10명|ThinkIR: The University of Louisville's Institutional Repository (University of Louisville)|2015. 07. 11.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 85인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 새로운 및 재처리된 HI 21-cm 데이터를 사용하여 여섯 개의 편경 스팼 은하의 원자성 가스 디스크에 대해 기울어진 고리 모델링을 수행하여 비틀림, 퍼짐, 최근 상호작용의 징후를 드러냈다. 주요 발견으로는 NGC 4217에서 발생한 경미한 합성으로 보이는 공면의 H I 고리, NGC 5529에서 관측된 내부 영역의 반경 방향 유입, 그리고 NGC 5907의 비대칭 외부 디스크가 있으며, 이는 내부 디스크가 안정한 동안 계속 또는 최근에 동역학적 교란이 일어나고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Context. Edge-on galaxies can offer important insights in galaxy evolution as they are the only systems where the distribution of the different components can be studied both radially and vertically. The HEROES project was designed to investigate the interplay between the gas, dust, stars and dark matter (DM) in a sample of 7 massive edge-on spiral galaxies. Aims. In this second HEROES paper we present an analysis of the atomic gas content of 6 out of 7 galaxies in our sample. The remaining galaxy was recently analysed according to the same strategy. The primary aim of this work is to constrain the surface density distribution, the rotation curve and the geometry of the gas disks in a homogeneous way. In addition we identify peculiar features and signs of recent interactions. Methods. We construct detailed tilted-ring models of the atomic gas disks based on new GMRT 21-cm observations of NGC 973 and UGC 4277 and re-reduced archival HI data of NGC 5907, NGC 5529, IC 2531 and NGC 4217. Potential degeneracies between different models are resolved by requiring a good agreement with the data in various representations of the data cubes. Results. From our modelling we find that all but one galaxy are warped along the major axis. In addition, we identify warps along the line of sight in three galaxies. A flaring gas layer is required to reproduce the data only for one galaxy, but (moderate) flares cannot be ruled for the other galaxies either. A coplanar ring-like structure is detected outside the main disk of NGC 4217, which we suggest could be the remnant of a recent minor merger event. We also find evidence for a radial inflow of 15 +- 5 km/s in the disk of NGC 5529, which might be related to the ongoing interaction with two nearby companions. (Abridged)

연구 동기 및 목표

• 편경 나선은하의 원자성 가스 디스크의 표면 밀도 분포, 회전곡선, 기하학을 통일된 방식으로 제약하기 위해.
• 질량이 큰 편경 나선은하의 가스 디스크에서 이상한 특징과 최근 상호작용의 징후를 식별하기 위해.
• 특히 외부 영역에서 상호작용이 원자성 가스의 운동학과 구조에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 유도된 회전곡선을 사용하여 향후 암흑물질 분포의 역학적 모델링을 위한 기초를 마련하기 위해.

제안 방법

• 여섯 개의 편경 나선은하의 HI 데이터 큐브에 대해 기울어진 고리 모델링을 적용하였으며, 신규 GMRT 21-cm 관측과 재처리된 기록 자료를 모두 사용하였다.
• 채널 맵과 위치-속도도를 관측된 바와 일치시키기 위해 각 고리에서 위치각, 기울기, 시스템적 속도, 회전 속도 등의 모델 파라미터를 피팅하였다.
• 채널 맵, 위치-속도도, 모멘트 맵 등 여러 자료 표현 간의 일관성을 요구함으로써 모델 간의 다중성 문제를 해결하였다.
• 잔차와 운동학적 특징을 비교하여 모델이 관측된 비대칭성, 비틀림, 퍼짐과 일관된지 테스트하였다.
• 내부 디스크 영역의 속도 기울기를 피팅하여 반경 방향 유입을 정량화하였다.
• 가스 특징의 공간적 이격 분석과 시각적 점검을 통해 외부 구조물(예: tidal stream, 동반 은하)의 존재 여부를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기울어진 고리 모델링을 통해 이 편경 나선은하의 원자성 가스 디스크의 진정한 기하학적 형태와 운동학은 무엇인가?
• RQ2 가스 분포와 운동학에서 최근 상호작용 또는 합성의 징후가 있는가?
• RQ3 가스 디스크의 비틀림과 퍼짐은 동역학적 교란 또는 외부 영향과 어느 정도 관련이 있는가?
• RQ4 내부와 외부 가스 디스크는 특히 동반 은하가 있는 시스템에서 운동학적 행동에서 어떻게 다를까?
• RQ5 반경 방향 유입이나 공면의 고리 형태의 구조는 특정 상호작용 사건과 연결될 수 있는가?

주요 결과

• 일곱 개 중 하나를 제외한 모든 은하에서 주축을 따라 비틀림이 관측되었으며, 세 개는 시야 방향으로도 비틀림을 보이며, 이는 복잡한 3차원 가스 기하학을 시사한다.
• NGC 4217의 주 디스크 외부에서 공면의 고리 형태의 H I 구조가 검출되었으며, 이는 최근의 경미한 합성 사건 잔여물일 가능성이 높다.
• NGC 5529의 가스 디스크에서 15 ± 5 km s⁻¹의 반경 방향 유입이 발견되었으며, 이는 근처의 동반 천체로부터의 지속적인 가스 유입에 의해 유도된 것으로 보인다.
• NGC 5907의 외부 H I 디스크는 강하게 비대칭적이며 비틀려져 있으며, 최근 상호작용과 일치하는 파손의 증거가 있다.
• NGC 4217, NGC 5529, NGC 5907의 내부 디스크는 규칙적인 운동학을 보이며, 외부 상호작용의 영향을 거의 받지 않았다.
• NGC 973에서 36 kpc의 투영 거리에 낮은 질량의 동반 은하가 검출되었으며, 가용 데이터에는 광학적 대응체가 없었다.