[논문 리뷰] Molecular gas in the elliptical galaxy NGC759. Interferometric CO observations

T. Wiklind, F. Combes외 2명|arXiv (Cornell University)|1997. 02. 10.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 타원은하 NGC759의 간섭계 CO(1-0) 관측을 통해 반경 650 pc에 위치한 밀집한 핵외 고리 구조에 2×10⁹ M☉의 분자가스가 봉인되어 있음을 밝혀냈다. 이 고리의 최대 표면 밀도는 750 M☉/pc²이며, 낮은 CO(2-1)/CO(1-0) 선비율 0.4은 이중상태 분자가스 성분을 시사한다. r¹/⁴ 빛의 밝기 프로파일에 기반한 개선된 질량 모델은 유사한 은하에서 이전에 과대평가된 분자가스 성질 추정치를 시사한다.

ABSTRACT

Interferometric observations of the CO(1-0) line in the elliptical galaxy NGC759 shows that it contains 2 10^9 Mo of molecular gas, confined to a circumnuclear ring with an average radius of only 650pc. The maximum gas surface density is 750 Mo/pc^2, which is comparable to the critical gas surface density for large scale gravitational instabilities. The low CO(2-1)/CO(1-0) ratio of 0.4 is consistent with a two-component molecular gas, consisting of a cold and dense phase, containing most of the mass, and a warm and diffuse component dominating the CO emission. We use a mass model for the underlying galaxy which is applicable to spherical galaxies with an r^1/4 luminosity profile. This leads to more modest estimates of the molecular gas fraction and gas surface density then would have been derived using simpler models, suggesting that many of the spectacular molecular gas properties of ultraluminous FIR galaxies, which could be described by similar mass models, may have to be revised. We discuss the possibility that NGC759 is in a late stage of a merging between two gas-rich disk galaxies.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 CO(1-0) 간섭계 관측을 통해 타원은하 NGC759의 분자가스 분포 및 물리적 조건을 조사하기 위해.
• 특히 핵외 고리 형태에 초점을 맞춰 NGC759의 분자가스 질량과 표면 밀도를 결정하기 위해.
• 특히 r¹/⁴ 빛의 밝기 프로파일을 가진 초기형 은하의 역학적 질량 모델링에 관해 관측된 가스 성질의 함의를 평가하기 위해.
• CO 선비율과 가스 구조를 분석함으로써 가스가 풍부한 융합이 타원은하의 분자가스 저축의 형성에 어떤 역할을 하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• NGC759의 분자가스 분포를 맵핑하기 위해 CO(1-0) 전이선의 고해상도 간섭계 관측을 수행하였다.
• r¹/⁴ 빛의 밝기 프로파일에 기반한 구형 질량 모델을 적용하여 역학적 질량을 추정하고, 가스 표면 밀도 및 분율의 과대평가를 보정하였다.
• CO(2-1)/CO(1-0) 선비율을 측정하여 냉각/밀도 높은 성분과 난방/희박한 성분으로 구성된 이중상태 분자가스 시스템의 존재를 추론하였다.
• 관측된 가스 표면 밀도를 중력 불안정성의 임계값과 비교하여 항성 형성 또는 디스크 분열의 가능성을 평가하였다.
• 논문 게재를 위해 A&A 표준 LaTeX 형식과 PostScript 그림을 사용하여 자료를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 타원은하 NGC759의 총 분자가스 질량과 공간 분포는 무엇인가?
• RQ2 간단한 모델에 비해 실제 r¹/⁴ 질량 모델을 사용할 경우 분자가스 표면 밀도와 가스 분율 추정치에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 CO 선비율(CO(2-1)/CO(1-0))은 분자가스의 물리적 조건과 다상태 성질을 어떻게 드러내는가?
• RQ4 NGC759의 밀집한 분자가스 고리는 두 개의 디스크 은하 간의 최근 가스가 풍부한 융합 잔여물일 수 있는가?

주요 결과

• NGC759에는 반경 650 pc인 핵외 고리에 약 2×10⁹ M☉의 분자가스가 봉인되어 있다.
• 최대 분자가스 표면 밀도는 750 M☉/pc²에 도달하여 대규모 중력 불안정성의 임계값에 가까워지고 있다.
• CO(2-1)/CO(1-0) 선비율은 0.4로 측정되어 냉각/밀도 높은 성분과 난방/희박한 성분으로 구성된 이중상태 분자가스 시스템을 나타낸다.
• 실제 r¹/⁴ 빛의 밝기 프로파일 질량 모델을 사용하면 간단한 모델에 비해 분자가스 분율과 표면 밀도 추정치가 감소하며, 이는 유사한 은하에서 이전에 과대평가되었음을 시사한다.
• 밀집하고 고표면 밀도의 가스 고리는 두 개의 가스가 풍부한 디스크 은하의 늦은 단계 융합 잔여물과 일치하며, 가능한 형성 시나리오를 제공한다.