[논문 리뷰] Molecular Gas in NUclei of GAlaxies (NUGA): II. The Ringed LINER NGC7217

F. Combes, S. García‐Burillo외 9명|ArXiv.org|2003. 10. 22.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 40인용 수 43

한 줄 요약

고해상도 CO(1-0) 및 CO(2-1) 맵은 0.8 kpc 반경에 날카럽고 원형의 핵 고리 구조를 드러내며, 이 고리는 강한 항성 형성과 높은 기체 밀도 기울기를 지닌 뚜렷한 내부 가장자리를 포함한다. N-body 시뮬레이션은 과거에 약한 일시적인 바이 바가 있었고, 지금은 약한 타원형 비대칭으로 진화한 것이 고리의 형태와 현재 낮은 핵 기체 함량을 가장 잘 설명하며, 이는 과거에 AGN에 기름을 공급했지만 현재는 지속적인 유입이 없다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We present CO(1-0) and CO(2-1) maps of the LINER galaxy NGC7217, obtained with the IRAM interferometer, at 2.4"x1.9" and 1.2"x0.8" resolution respectively. The nuclear ring (at r=12"=0.8kpc) dominates the CO maps, and has a remarkable sharp surface density gradient at its inner edge. The latter is the site of the stellar/Halpha ring, while the CO emission ring extends farther or is broader (500-600pc). This means that the star formation has been more intense toward the inner edge of the CO ring, in a thin layer, just at the location of the high gas density gradient. In the CO(2-1) map, a central concentration inside 3" coincides with a spiral dust lane, clearly seen in the HST V-I color image. N-body simulations including gas dissipation and star formation are performed to better understand the nature of the nuclear ring observed. In the best model, the gas content was higher in the recent past (having been consumed via star formation), and the oval/spiral formed were more self-gravitating (abridged).

연구 동기 및 목표

• 고해상도 분자의 가스 맵핑을 통해 LINER은 NGC 7217의 핵 고리 기원을 이해하기 위해.
• 고리의 형태가 강력하고 장기적인 바에 의한 것인지, 아니면 일시적이고 약한 타원형 비대칭에 의한 것인지 판단하기 위해.
• 기체 함량과 항성 형성의 역할이 고리 형성과 AGN 연료 공급 조절에 어떻게 기여하는지 평가하기 위해.
• 관측된 CO 복사 및 운동학이 볼록형 주도 또는 디스크 주도 질량 모델과 일치하는지 테스트하기 위해.

제안 방법

• IRAM Plateau de Bure 간섭계를 사용하여 CO(1-0) 및 CO(2-1) 복사선을 1.2–2.4 arcsec 해상도로 관측하였다.
• CO 데이터를 활용하여 CO(2-1)/CO(1-0) 선비율을 유도하였으며, 이는 고밀도, 광학 두꺼운 따뜻한 기체를 나타낸다.
• 가스 소산, 항성 형성, 피드백을 포함한 N-body 시뮬레이션을 수행하여 다양한 질량 모델 하에서 디스크 역학을 모델링하였다.
• 두 극단적 질량 모델을 테스트하였으며, 최대 디스크(바 형성 가능)와 최소 디스크(볼록형 주도)를 각각 고려했고, 관측된 항성 형성률에 맞추어 기체 비율을 조정하였다.
• NGC 7217의 회전곡선을 분석하여 디스크와 구형 질량 기여를 구분하고 바의 안정성을 평가하였다.
• 시뮬레이션 결과를 관측된 CO 형태, 운동학, 그리고 CO, 은하수, Hα 고리 간의 공간적 이격도와 비교하여 최적의 시나리오를 규명하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 7217의 핵 CO 고리의 날카로운 내부 가장자리를 설명하는 데 가장 적합한 메커니즘은 강력한 바인지, 약한 타원형 비대칭인지?
• RQ2 기체 함량과 항성 형성 역사가 핵 고리의 형성과 현재 상태에 어떤 영향을 미쳤는가?
• RQ3 LINER 핵이 존재하는 데도 중심부에 상당한 CO 복사가 없는 이유는 무엇인가?
• RQ4 볼록형 주도 질량 모델이 디스크 주도 모델보다 관측된 고리 형태와 운동학을 더 잘 재현할 수 있는가?
• RQ5 과거 기체 유입이 AGN에 어떤 역할을 했으며, 왜 오늘날에는 지속적인 연료 공급이 없을까?

주요 결과

• CO(1-0) 및 CO(2-1) 맵은 0.8 kpc 반경에 날카로운 내부 가장자리를 지닌 넓은 원형 핵 고리를 드러내며, 너비는 500–600 pc이다.
• CO(2-1)/CO(1-0) 선비율은 약 1에 가까워, 고리 내에서 따뜻하고 고밀도이며 광학 두꺼운 분자 기체임을 나타낸다.
• CO 고리의 내부 가장자리는 은하수 고리 및 Hα 고리와 정확히 겹쳐지며, 기체 밀도 기울기가 가장 높은 곳에서 집중적인 국소 항성 형성이 일어나고 있음을 시사한다.
• N-body 시뮬레이션 결과, 유일하게 볼록형 주도 모델에서 과거의 약한 바와 높은 初기 기체 비율을 가진 경우에만 관측된 고리 형태와 낮은 핵 기체 함량을 재현할 수 있었다.
• 시뮬레이션 결과, 고리가 최근에 기체 함량이 높고 자기중력도 강했던 시기에 형성되었으며, 바는 이후에 약해져 현재는 약한 타원형 비대칭으로 진화했다.
• 현재 핵 연료 공급의 증거는 없으며, 오히려 고리 내부에서 기체가 외부로 유동하고 있음을 시사하며, AGN 연료 공급은 최근에(수백만 년 전) 일어났던 것으로 보인다.