[논문 리뷰] Molecular Gas in NUclei of GAlaxies (NUGA). X. The Seyfert 2 galaxy NGC 3147

V. Casasola, F. Combes외 4명|ArXiv.org|2008. 08. 08.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 47인용 수 25

한 줄 요약

이 연구는 IRAM PdBI와 30m 망원경을 이용한 고해상도 12 CO(1-0) 및 (2-1) 관측을 통해 사이고르트 2은하계 NGC 3147의 분자가스 분포를 매핑하였으며, 중심 피크와 약 2 kpc 지점의 고리, 그리고 약 4 kpc 지점의 외부 나선 구조를 규명하였다. 새로 밝혀진 약한 적외선 영역에서의 바의 중력토크 분석 결과, ~2 kpc 이내에서 음의 토크가 관측되어 약 0.5 M⊙ yr⁻¹의 내향 기체 유동이 발생하고 있음을 시사하며, 이는 낮은 유동률임에도 불구하고 AGN에 연료 공급이 지속되고 있음을 뒷받침한다.

ABSTRACT

We present CO(1-0) and CO(2-1) observations of the SA(rs)bc Seyfert 2 galaxy NGC 3147, obtained with the IRAM interferometer at 1\farcs9 $ imes$1\farcs6 and 1\farcs6 $ imes$1\farcs4 resolutions, respectively. A central peak seen mainly in CO(2-1) and a ring-like structure at $r \simeq 10$\arcsec $\sim$2 kpc dominate the CO maps. In CO(1-0) an outer spiral at $r \simeq 20$\arcsec $\sim$4 kpc is also detected, not visible in CO(2-1) emission because it falls outside the field-of-view of the primary beam. The kinematics of the molecular structures are quite regular, although there is evidence for local non-circular or streaming motions. We show that the molecular gas distribution is similar but not exactly identical to those of star formation tracers. Using a NIR image obtained with adaptive optics at the CFHT Telescope, we identify a weak bar in NGC 3147, which is classified as non-barred galaxy in the optical. We then compute the gravity torques exerted by this stellar bar on the gas. We find that the gas inside the inner CO ring is subject to a net negative torque and loses angular momentum. This is expected for gas at the UHR, just inside the corotation resonance of the stellar bar. In contrast, the gas outside corotation, in the spiral arms comprising the outer spiral structure, suffers positive torques and is driven outwards. We conclude that some molecular gas is presently flowing into the central region, since we find negative torques down to the resolution limit of our images.

연구 동기 및 목표

• 사이고르트 2은하계 NGC 3147의 핵에서 분자가스의 분포 및 운동학적 특성을 조사하기 위해.
• 별 바의 중력 토크가 중심 영역으로 기체를 유도하여 AGN에 연료 공급을 할 수 있는지 판단하기 위해.
• 분자가스 구조를 항성 형성 트레이서(예: GALEX FUV 및 Spitzer 8 μm)와 비교하여 가스 역학과 항성 형성 간의 연관성을 평가하기 위해.
• 비원형 운동과 공진 구조가 기체 연료 공급 메커니즘에서 어떤 역할을 하는지 평가하기 위해.
• 질량 유입률을 정량화하고, 이가 저광도 AGN를 지속시키기에 충분한지 평가하기 위해.

제안 방법

• IRAM 플라토 데 부르 인터퍼메터에서 1.9×1.6″ 및 1.6×1.4″ 해상도로 고해상도 12 CO(1-0) 및 (2-1) 간섭계 관측을 수행하였다.
• 낮은 공간 주파수 샘플링을 완전히 확보하기 위해 IRAM 30m 망원경을 이용한 보조 단일망원경 12 CO(1-0) 및 (2-1) 관측을 실시하였다.
• 캐나다-프랑스-하와이 망원경의 적외선 적응 광학 영상은 기존의 옵티컬 데이터에서는 보이지 않는 약한 별 바를 탐지하는 데 사용되었다.
• CO 맵의 각 공간 점에서 중력 토크를 계산하고, 기체 표면 밀도에 따라 가중 평균을 취하여 순 각운동량 손실 또는 증가를 평가하였다.
• 토크는 별 바에 의한 공진 구조의 맥락에서 해석되었으며, 초조율 공진(ultra-harmonic resonance, UHR) 및 공진 반경(corotation radius)을 식별하였다.
• 유입률은 토크 프로파일과 천체역학적 시간스케일을 가정하여 추정되었으며, 기체가 약 5개의 천체역학적 시간스케일 동안 유입된다고 가정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 3147의 분자가스는 별 바에 의해 유도된 유입과 일치하는 구조(예: 고리 및 나선)로 분포되어 있는가?
• RQ2 이전에 탐지되지 않았던 약한 별 바가 AGN로 향하는 기체 유입에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 관측된 중력 토크는 초조율 공진(UHR) 및 공진 반경과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ4 분자가스 분포는 FUV 및 8 μm 복사와 얼마나 관련되어 있는가?
• RQ5 중앙 100–200 pc로의 분자가스 유입률은 약 얼마이며, 이는 사이고르트 2 핵을 연료 공급하기에 충분한가?

주요 결과

• 12 CO(1-0) 및 (2-1) 맵에서 중심 CO 피크와 약 2 kpc(10″) 지점의 뚜렷한 고리가 지배적이며, 12 CO(1-0)에서만 약 4 kpc(20″) 지점의 외부 나선 구조가 관측된다.
• 온도 단위에서 평균 I21/I10 선비는 약 0.7이며, 이는 나선파고 은하핵에서 기대되는 광학적으로 두꺼운 방출과 일치한다.
• 기체 운동학은 일반적으로 규칙적이며, 내부 영역에서 국소적인 비원형 운동이 복잡한 역학을 나타낸다.
• 내부 CO 고리 및 중심 발광은 FUV 및 8 μm 항성 형성 트레이서와 잘 일치하며, 외부 나선은 간성 영역에 위치하여 일시적인 항성 형성 전 구조일 가능성이 있음을 시사한다.
• 옵티컬 데이터에서는 보이지 않는 약한 별 바가 적외선 영상에서 확인되었으며, ~2 kpc 이내에서 중력 토크는 음성으로 나타나 내향 각운동량 손실이 발생하고 있음을 의미한다.
• 추정된 질량 유입률은 약 0.5 M⊙ yr⁻¹이며, 약 10%의 질량-에너지 전환 효율을 가정할 경우 관측된 AGN 광도를 지속시키기에 충분하다.