[논문 리뷰] Interaction of Galaxies with the ICM

J. H. van Gorkom|arXiv (Cornell University)|2003. 08. 12.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 은하단 내부의 은하간 매질(ICM)에 의한 램 압력 스트리핑이 은하단 내 디스크 은하의 변환에 지배적인 메커니즘임을 규명하며, 수소 결핍, 가속된 가스 디스크, 항성 형성 억제를 초래한다. 유체역학적 시뮬레이션과 다중 파장 관측 결과는 ICM 상호작용이 관측된 H I 형상, 운동학, 항성 형성 억제 경향을 두 아벨 반경까지 설명함을 확인한다.

ABSTRACT

In recent years a wealth of data and detailed hydrodynamical simulations have appeared that show the effects of interactions between the ICM and galaxies. Single dish observations show that cluster galaxies are deficient in their HI content out to 2 Abell radii. The deficient galaxies tend to be on radial orbits. Imaging of the HI distribution in individual galaxies shows a remarkable trend of HI extent with location in the cluster. These trends can be reproduced in simulations of ram pressure stripping by the ICM using SPH and 3D hydro-codes. Detailed imaging of individual galaxies shows in some caes undisturbed old stellar disks, truncated gas disks that are much smaller than the stellar disks, asymmetric extraplanar gas in the center and enhanced central star formation. These phenomena have all been predicted by hydrodynamical simulations. Optical imaging and spectroscopic surveys show that small HI disks go together with truncated star forming disks, that HI deficiency correlates with suppressed star formation rates and that the spatial extent of HI deficiency in clusters is matched by or even surpassed by the extent of reduced star formation rates. Recent volume limited HI imaging surveys of clusters in the local universe show that most gas rich galaxies are located in groups and subclumps, that yet have to fall into the clusters. In these groups we see much evidence for interactions between gas rich galaxies.

연구 동기 및 목표

• 은하단 내 디스크 은하의 변환에 있어 은하간 매질(ICM)의 역할을 규명하는 것.
• 램 압력 스트리핑이 은하단 은하의 관측된 수소 결핍과 형상 변화를 설명하는지 평가하는 것.
• 은하단 환경에서 은하 진화를 형상화하는 데 있어 ICM 상호작용과 중력적 상호작용(예: 군집 내에서의 상호작용)의 상대적 중요도를 평가하는 것.
• 관측된 H I 분포와 항성 형성 경향을 유체역학적 시뮬레이션을 통해 ICM-은하 상호작용을 모델링함으로써 연결하는 것.
• ICM 유도 환경적 영향의 공간적 범위와 역학적 촉진 요인을 조사하는 것. 이는 군집 내부 구조와 유입 궤도의 역할을 포함한다.

제안 방법

• SPH와 완전한 3차원 유체역학 코드를 사용한 유체역학적 시뮬레이션을 통해 ICM에 의한 은하 내부 매질의 램 압력 스트리핑을 모델링하는 것.
• 단일 안테나 및 합성 이미징을 통한 비르고 및 코마 은하단의 H I 관측 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하는 것.
• 광학 이미징 및 스펙트럼 조사 결과를 분석하여 H I 결핍과 항성 형성률 억제 간의 상관관계를 규명하는 것.
• 부피 제한형 H I 조사 결과를 활용하여 가스가 풍부한 은하의 공간 분포를 군집 내부 구조와 유입 영역과 비교하는 것.
• H I 관측에서 확보한 운동학적 데이터를 활용하여 시뮬레이션의 파rameter를 제약하고 예측된 가스 형상의 타당성을 검증하는 것.
• 하나의 군집 내부의 역학적 특성(예: 하위군집의 융합, 전체 ICM의 운동)이 램 압력 스트리핑의 영향 범위와 효율성에 미치는 영향을 평가하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ICM에 의한 램 압력 스트리핑이 은하단 은하의 관측된 수소 결핍과 가속된 가스 디스크를 어느 정도 설명할 수 있는가?
• RQ2 H I 결핍과 항성 형성 억제의 공간 분포가 은하단 중심 거리와 궤도 역학과 어떻게 상관관계를 가지는가?
• RQ3 은하단 환경에서 은하 변환에 있어 ICM 상호작용과 중력적 상호작용(예: 군집 내에서의 상호작용)의 상대 기여는 어떠한가?
• RQ4 유체역학적 시뮬레이션은 은하단 내 가스가 풍부하지 않고 항성 형성이 일어나지 않는 디스크 은하의 관측된 형상 및 운동학적 특징을 재현할 수 있는가?
• RQ5 군집의 역학적 상태(예: 하위군집 융합)는 ICM 유도 스트리핑의 공간적 영향 범위와 효율성에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 은하단 은하의 H I 결핍은 약 두 아벨 반경까지 연장되며, 가장 결핍된 은하는 궤도가 중심 방향을 향한 경로를 따라 움직이며, 유입 중 램 압력 스트리핑과 일치한다.
• 세밀한 H I 이미징은 개별 은하에서 가속된 가스 디스크와 비대칭적인 평면 외부 가스를 드러내며, 이는 램 압력 스트리핑의 유체역학적 시뮬레이션에서 예측된 특징이다.
• H I 결핍 은하에서는 항성 형성률이 억제되며, 이 억제 정도가 H I 결핍의 영향 범위와 일치하거나 이를 초월한다. 이는 강력한 인과 관계를 시사한다.
• 가스가 풍부한 은하는 주로 군집 외곽의 저속도 분산 군집과 하위클러스터에서 발견되며, 이는 유입 이전의 상호작용이 은하 변환에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다.
• 관측 결과는 외곽 군집 내 은하들이 강한 H I 왜곡과 상호작용을 보이며, 환경적 영향이 밀도가 높은 ICM에 진입하기 이전부터 이미 시작됨을 보여준다.
• ICM 영향의 영향 범위(2 R_A까지)는 전체 운동과 충격파를 포함한 역학적으로 활성적인 군집에서 증폭될 수 있으며, 이는 핵심 영역에서 멀리 떨어진 곳에서도 스트리핑이 관측되는 이유를 설명한다.