[論文レビュー] Dynamics of blue compact galaxies, as revealed by their H-alpha velocity fields I. The data, velocity fields and rotation curves

Göran Östlin, P. Amram+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、チリのパラナ山に位置するESO 3.6m望遠鏡を用いた高分解能ファブリ・ペロー干渉計を用いて、6個の明るい青色コンpakト銀河（BCG）および2個の星形成を示す同伴銀河の、最も広範なH𝛼速度場および回転曲線解析を実施した。結果として、BCGでは非円形運動を示す複雑で歪んだ速度場が確認された一方、同伴銀河は規則正しい回転を示した。動力学的質量は約2×10⁸から約10¹⁰ M⊙の範囲にあり、一部の系ではイオン化ガス質量が全質量の50％に達するなど、非回転的支えと動力学的複雑性が顕著に現れた。

ABSTRACT

Observations of six luminous blue compact galaxies (BCGs) and two star forming companion galaxies were carried out with the CIGALE scanning Fabry-Perot interferometer attached to the ESO 3.6m telescope on La Silla. The observations were made in the H-alpha emission line which is prominent in BCGs. A velocity sampling of 5 km/s and a pixel size of 0.9 arcseconds were used. In this paper we present the observations and the data together with the velocity fields and the derived rotation curves. In addition we provide rough estimates of the total dynamical mass and of the ionised gas mass for each galaxy. All galaxies display rotation, but while the companion galaxies have regular velocity fields, those of the BCGs are complex and appear perturbed. This is the most extensive study to date of the optical velocity fields of BCGs. The interpretation of these results will be presented in a forthcoming paper (Paper II).

研究の動機と目的

• 高スペクトル分解能および高空間分解能を用いて、明るい青色コンパクト銀河（BCG）の詳細な光学的速度場をマッピングすること。
• BCGおよび同伴銀河の回転曲線を導出し、動力学的質量およびイオン化ガス質量を推定すること。
• BCGの運動学的複雑性を調査し、その力学的支配が回転のみによって支えられているかどうかを評価すること。
• 一貫した比較が可能な同一装置および観測ランからの均一なデータセットを提供すること。
• 論文IIでBCG内の星形成活発化の動力学的トリガーを解釈する基盤を築くこと。

提案手法

• 観測はチリのラ・シリャに位置するESO 3.6m望遠鏡に搭載されたCIGALE走査型ファブリ・ペロー干渉計を用いて実施された。
• H𝛼線を5 km/sの速度分解能および1ピクセルあたり0.91 arcsecの空間サンプリングで観測した。
• 1台のファブリ・ペロー干渉計に対して24ステップの走査を実施し、スペクトル分解能R ≥ 9000（34 km/s）を達成した。
• 速度場に沿った位置-速度カットへのフィッティングにより、円運動を仮定して回転曲線を導出した。
• 回転曲線の振幅をもとに、回転支持を仮定して動力学的質量を推定した。
• 標準再結合理論を用いて、統合H𝛼フラックスからイオン化ガス質量を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 青色コンパクト銀河は規則正しい回転を示すのか、それとも速度場が非円形運動によって支配されているのか？
• RQ2 BCGの動力学的質量はどの程度回転によって支えられており、イオン化ガス質量との推定値はどのように比較されるか？
• RQ3 同じサンプルに含まれる孤立した星形成を示す同伴銀河と比較して、BCGの運動学的性質はどのように異なるか？
• RQ4 BCGの全質量のうち、イオン化ガスが占める割合はどの程度で、運動学的複雑性と相関があるか？
• RQ5 観測された速度場は単純な円盤モデルで説明可能か、それともより複雑な動力学的構造を必要とするか？

主な発見

• 6個のすべてのBCGが、顕著な非円形運動と動力学的摂動を示す複雑で歪んだ速度場を示した。
• 2個の同伴銀河は、安定した回転円盤に一致する規則的で対称的な速度場を示した。
• BCGの回転曲線はしばしば不規則または平らな上部を示し、単純な円運動モデルでは不十分であることが示された。
• BCGの動力学的質量は約2×10⁸ M⊙から約10¹⁰ M⊙の範囲にあり、最大値はESO 400-G43およびESO 350-IG38に見られた。
• イオン化ガス質量は約10⁷から約10⁹ M⊙の範囲にあり、ESO 350-IG38、ESO 338-IG04、およびESO 400-G43では、イオン化ガス質量/動力学的質量比が50％を超えた。
• 一部の銀河（例：ESO 350-IG38）の二次的構造は、互いに垂直な主軸と非一様な回転を示し、動力学的に独立していることが示された。