[논문 리뷰] The Herschel Virgo Cluster Survey: II. Truncated dust disks in HI-deficient spirals

L. Cortese, J. I. Davies외 28명|arXiv (Cornell University)|2010. 05. 17.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 31인용 수 85

한 줄 요약

이 연구는 허셀-SPIRE 및 21 cm H i 데이터를 이용하여, 바이오 은하단의 HI 결핍 성간은행성에서-dust 디스크가 가스 디스크와 유사하게 뚜렷하게 잘린다는 것을 보여준다. 연구 결과는 클러스터 환경에서 먼지가 가스와 함께 제거되며, 특히 HI 결핍도가 높은 은하에서 두드러지게 나타나는 것으로, 환경적 제거 작용이 은하간 매질에 먼지와 금속을 공급하는 핵심 메커니즘임을 시사한다.

ABSTRACT

By combining Herschel-SPIRE observations obtained as part of the Herschel Virgo Cluster Survey with 21 cm HI data from the literature, we investigate the role of the cluster environment on the dust content of Virgo spiral galaxies.We show for the first time that the extent of the dust disk is significantly reduced in HI-deficient galaxies, following remarkably well the observed 'truncation' of the HI disk. The ratio of the submillimetre-to- optical diameter correlates with the HI-deficiency, suggesting that the cluster environment is able to strip dust as well as gas. These results provide important insights not only into the evolution of cluster galaxies but also into the metal enrichment of the intra-cluster medium.

연구 동기 및 목표

• 바이오 은하단의 성간은행성에서 클러스터 환경이 먼지 함량에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 원자 수소가 감소한 HI 결핍 은하가 실제로 먼지 함량도 감소하는지 확인하기 위해.
• H i 디스크의 잘림과 관련하여 먼지 디스크의 공간적 범위를 분석하기 위해.
• 기체압력 제거와 같은 환경적 과정이 클러스터 성간은행성의 먼지 분포 및 질량에 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 먼지 제거가 은하간 매질의 금속 농도를 높이는 데 미치는 영향을 탐색하기 위해.

제안 방법

• 문헌에서 확보한 21 cm H i 선 데이터와 허셀-SPIRE의 submillimeter 관측 데이터(100–500 μm)를 융합하여 분석한 바.
• 광학 디스크 대비 먼지 디스크의 크기를 정량화하기 위해 submillimeter-to-optical 지름 비율을 측정한 바.
• 고립된 성간은행성과 동일한 형상과 크기의 은하들과 비교하여 H i 함량을 기준으로 은하를 분류하기 위해 HI 결핍도 수치(def_HI)를 사용한 바.
• 먼지 질량과 항성 질량의 상대 비율을 추정하기 위해 f(250)/f(K) 및 f(500)/f(K) 복사 밀도 비율을 활용한 바.
• 먼지 성질과 HI 결핍도 간의 관계를 평가하기 위해 스피어만 순위 상관관계 분석을 적용한 바.
• 이전 연구들(예: Contursi 등 2001)과의 비교를 통해 먼지 함량 추세에 영향을 미칠 수 있는 샘플 기반 편향을 규명한 바.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 바이오 은하단 성간은행성에서 H i 디스크의 잘림이 먼지 디스크의 유사한 잘림과 관련이 있는가?
• RQ2 HI 결핍도와 먼지 디스크의 범위 또는 표면 밀도 간에 측정 가능한 상관관계가 존재하는가?
• RQ3 클러스터 환경에서 얼마나 많은 먼지가 은하에서 제거되는가? 이는 가스 제거와 관련이 있는가?
• RQ4 정상적인 성간은행성과 비교했을 때, HI 결핍 은하의 submillimeter-to-K-band 복사 밀도 비율이 유의미하게 낮은가? 이는 먼지 질량 감소를 시사하는가?
• RQ5 환경적 제거 작용이 먼지 주입을 통해 은하간 매질의 금속 농도를 높이는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• HI 결핍 성간은행성의 먼지 디스크 범위는 유의미하게 감소되어 있으며, H i 디스크의 잘림과 거의 정확히 일치한다.
• submillimeter-to-optical 지름 비율은 HI 결핍도와 상관관계를 보이며, 먼지가 가스와 함께 함께 제거된다는 것을 시사한다.
• 매우 높은 HI 결핍도를 보이는 은하에서는 f(250)/f(K) 및 f(500)/f(K) 복사 밀도 비율이 정상적인 성간은행성보다 2~3배 낮아, 먼지 질량의 상당한 손실을 나타낸다.
• def_HI < 0.87일 경우, 먼지 성질과 HI 결핍도 간의 상관관계가 끊어지며, 이는 극도의 가스 결핍이 있는 은하에서만 뚜렷한 먼지 제거가 일어나는 것을 의미한다.
• 결과는 환경적 제거, 특히 기체압력 제거가 가스가 광학 반경 내에서 이미 제거된 경우, 성간은행성의 외곽부에서 먼지를 효율적으로 제거한다는 것을 암시한다.
• 직접적인 제거된 먼지 탐지 결과와 결합하여, 먼지 제거가 은하간 매질에 먼지와 금속을 공급하는 주요 메커니즘임을 뒷받침한다.