[論文レビュー] Dynamics of embedded bars and the connection with AGN. I. ISAAC/VLT stellar kinematics

Éric Emsellem, D. Greusard+5 more|ArXiv.org|Dec 22, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用数 93

ひとこと要約

本研究では、VLT/ISAACを用いた近赤外分光法を用いて、埋め込まれたバリウスを有する4つのセイフェルト銀河の星の運動学的特性を分析し、中心部にピークを示す回転と予期せぬ中心部の速度分散の低下を示す、分離した核成分を特定した。これらの結果は、バリウス駆動によるガスの流入と最近の星形成によって駆動される一時的で冷たい核ディスクの存在を示唆しており、標準的な動力学的モデルでは、最近に合体したか新たに形成された星族を仮定しない限り、分散の低下を再現できないことを示している。

ABSTRACT

We present new stellar kinematical profiles of four galaxy hosts of active galactic nuclei, using the CO bandhead around 2.3 micron with the ISAAC/VLT spectrograph. We find that the nuclear bars or discs, embedded in large-scale primary bars, have all a decoupled kinematics, in the sense that the maximum of the rotational velocity occurs in the nuclear region. In three cases (NGC 1097, NGC 1808 and NGC 5728), the velocity dispersion displays a significant drop at the nucleus, a rarely observed phenomenon. We also detect kinematical asymmetries (m=1 mode) along the nuclear bar major-axis of NGC 1808 and NGC 5728, dynamical counterparts of corresponding asymmetries in the surface brightness. We have derived simple dynamical models in an attempt to fit the kinematics of each galaxy and reconstruct the full velocity field. For all four targets, the fits are good, and confirm the presence of the decoupled nuclear components. These models cannot however reproduce the observed central drop in the dispersion. We suggest that this drop is due to a transient cold nuclear disc, fuelled by gas inflow along the bar, that has recently formed new stars.

研究の動機と目的

• 高分解能近赤外星の運動学的特性を用いて、活動銀河核の宿主銀河に埋め込まれたバリウスの動力学的構造を調査すること。
• 埋め込まれたバリウスの存在が核活動と相関しているかどうかを特定し、AGNの燃料供給におけるその役割を評価すること。
• 観測された運動学的特徴（例えば中心部の速度分散の低下）が、標準的な動力学的モデルで説明可能かどうかを検証し、若齢星ディスクのような新しい物理的成分を必要とするかどうかを評価すること。
• 12 COバンドヘッド特徴を用いて、中心領域の星族の年齢と質量光度比を制約すること。

提案手法

• VLTのISAAC装置を用いた近赤外長幅スリット分光法により、2.3 μmにおける星のドップラー速度および速度分散プロファイルを測定し、12 COバンドヘッド吸収特徴を用いる。
• 準円形近似と線形摂動理論を採用し、非軸対称力の影響を含めた回転するバリウスポテンシャルに対する星の軌道の応答をモデル化する。
• 回転し、分離した核成分が大規模なバリウスに埋め込まれた単純な動力学的モデルを観測された運動学的プロファイルにフィットする。
• 核領域の星族の年齢を推定するために、12 CO特徴の等価幅を用いる。
• オーソン定数および準円形周波数の形式を用いて、バリウス摂動の存在下での軌道的ダイナミクスを記述する。
• モデル予測と観測された運動学的特性を比較し、推定された構造の安定性と整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 セイフェルト銀河の宿主銀河に埋め込まれたバリウスは、運動学的に分離した核成分を示すか。その場合、大規模なバリウスとはどのように異なるか。
• RQ2 観測された4つの銀河のうち3つで核部に顕著な速度分散の低下が観測されるが、その理由は何か。この稀な現象を説明する物理的メカニズムは何か。
• RQ3 標準的な動力学的モデルは、観測された運動学的プロファイル（特に中心部の分散低下）を再現できるか。それとも、若齢で冷たい星ディスクのような追加の物理的成分を必要とするか。
• RQ4 バリウス駆動によるガスの流入は、中心部のAGNの燃料供給に果たす役割は何か。また、これは核部の若齢星族の形成とどのように関係しているか。
• RQ5 二次的バリウスまたは核ディスクの存在は、AGN活動の発生と相関しているか。バリウスの進化、ガスの流入、核部の星形成の時間スケールはどのように相互作用しているか。

主な発見

• 観測された4つのすべての銀河で、運動学的に分離した核成分が確認され、最大の回転速度がバリウスの外縁ではなく中心部に位置している。
• NGC 1097、NGC 1808、NGC 5728の3つの銀河で、核部に顕著な速度分散の低下が観測され、これは文献にあまり報告されていない現象である。
• NGC 1808およびNGC 5728の核バリウスの主軸に沿って、m=1モードの運動学的非対称性が検出され、表面輝度の非対称性に対応しており、非軸対称な摂動を示している。
• 単純な動力学的モデルは全体の運動学的プロファイルをうまく再現するが、中心部の速度分散の低下を再現できないため、モデルに物理的成分が欠けていることを示している。
• 中心部の分散低下は、最近のガス流入とそれに伴う星形成によって形成された一時的で冷たい核ディスクの証拠であると解釈され、バリウス駆動によるトルクによって誘発された可能性が高い。
• 追跡調査（論文II）により、NGC 1808の核部に若齢星族が存在することが確認され、分散の低下は最近の星形成に起因するという仮説を支持している。