[논문 리뷰] Evolution of Structure in Late-type Spiral Galaxies I: Ionized Gas Kinematics in NGC 628

Kambiz Fathi, J. E. Beckman외 6명|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|2007. 03. 01.

Scientific Research and Discoveries참고 문헌 82인용 수 34

한 줄 요약

이 연구는 경사진 늦은 유형의 나선파라미터를 가진 은하 NGC 628의 이온화 기체 운동을 고해상도 Fabry-Perot 간섭계를 이용한 Hα 복사로 맵핑하여, 빠르게 회전하는 내부 디스크와 m=2 나선파erturbation의 운동학적 징후를 규명하였다. 주요 발견은 이러한 비외부 유도의 순환적 파erturbation가 기체의 축방향 유입을 이끌어내어 내부 리드블라드 공명 위치에서 핵 고리가 형성되고, 허위 부울러지의 성장을 이끌어낸다는 것이다.

ABSTRACT

We study two dimensional Fabry-Perot interferometric observations of the nearby face-on late-type spiral galaxy, NGC 628, in order to analyse the ionized gas component of the interstellar medium. Covering the galaxy out to a radius larger than 12 kpc, and with a spatial sampling of 1.6 arcsec, we investigate the large-scale dynamics as well as feedback from individual HII regions into their surrounding medium. We study the role of gravitational perturbations along with that of external triggers which can disturb the kinematics and morphology of NGC 628. We verify the presence of an inner rapidly rotating disc-like component in NGC 628, which we interpret as caused by slow secular evolution of the large-scale spiral arms and oval structure. In combination with auxiliary data, we find indication for that gas is falling in from the outer parts towards the central regions, where a nuclear ring has formed at the location of the inner Lindblad resonance radius of an m=2 perturbation which could help build a pseudo-bulge in NGC 628. Moreover, we calculate radial profiles of the emission-line velocity dispersion which we use to study the role of feedback from individual HII regions. The mean velocity dispersion for the ionized gas (even when excluding pixels belonging to individual HII regions) is almost constant out to 12 kpc, although it varies from 14 to 20 km/s, with a steady decline in the outer parts. The current paper demonstrates a number of tools that we have developed for building a solid frame work for studying the evolution of structure in spiral galaxies using two dimensional kinematic observations.

연구 동기 및 목표

• 면세면에 위치한 늦은 유형의 나선파라미터 은하 NGC 628의 이온화 기체의 대규모 운동학 및 역학을 이해하기 위해.
• H II 영역의 중력적 편향과 피드백이 간성물질을 어떻게 형성하는지 조사하기 위해.
• 외부 자극이 아닌 내부 순환 과정이 NGC 628의 구조적 진화를 이끄는지 확인하기 위해.
• 이온화 기체의 속도 분산을 정량화하고, H II 영역이 총 방출선 분산에 기여하는 비율을 평가하기 위해.

제안 방법

• 1.6" 공간 해상도로, 은하의 12 kpc까지를 커버하는 Hα 복사에 대한 이중 평면 Fabry-Perot 간섭계 관측을 수행하였다.
• 선속도의 조화 분해를 적용하여 회전 운동 및 고차 모드를 분리하고, m=2 편향을 식별하였다.
• 연속체 제거된 좁대역 Hα 이미징을 사용하여 빛의 세기 >36.9 dex인 376개의 H II 영역을 식별하였다.
• 방출선 속도 분산의 반경 프로파일을 계산하여 H II 영역의 피드백 영향을 연구하였다.
• 은하의 회전 속도 패턴 속도는 별 형성 효율의 공진 최소값을 이용해 추정하였으며, Ωp = 31+5−3 km s⁻¹ kpc⁻¹로 도출되었다.
• 원자 및 분자 기체 관측의 보조 데이터를 활용하여 다양한 기체 상황에서의 운동학적 및 형태적 특징을 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 m=2 나선파르티션은 어떻게 기체의 축방향 유입을 이끌고 있으며, NGC 628의 내부 구조를 어떻게 형성하는가?
• RQ2 기체의 속도 분산은 디스크 전반에서 어떻게 변화하며, 그 중 어느 정도가 H II 영역의 피드백에 기인하는가?
• RQ3 관측된 운동학적 구조는 외부 자극이 아닌 내부 순환 진화와 일치하는가?
• RQ4 내부 리드블라드 공명은 어디에 위치해 있으며, 그 위치가 중심 영역에서 관측된 핵 고리와 일치하는가?
• RQ5 NGC 628의 이온화 기체 방출은 어느 정도가 분리된 H II 영역에서 기인하고, 어느 정도는 확산 성분에서 기인하는가?

주요 결과

• 이온화 기체는 내부 1 kpc 내에서 규칙적이고 빠르게 회전하는 내부 디스크 유사 성분을 보이며, 이는 순환적 진화를 시사한다.
• m=2 나선파르티션의 운동학적 징후가 확인되었으며, 패턴 속도 31+5−3 km s⁻¹ kpc⁻¹와 일치한다.
• NGC 628의 핵 고리는 m=2 모드의 내부 리드블라드 공명 반경에 위치해 있어, 기체의 유입 시나리오를 지지한다.
• 이온화 기체의 평균 속도 분산은 16.7 km s⁻¹이며, 12 kpc까지 거의 일정하며, H II 영역를 가림 처리했을 때 뿐다 0.3 km s⁻¹ 감소함을 보여, H II 영역가 주요 기여를 한다.
• 속도 분산 프로파일은 외곽부에서 점진적으로 감소하며, 14에서 20 km s⁻¹로 변화함을 보여, 더 큰 반경에서 난류 또는 피드백이 감소함을 시사한다.
• 운동학적 규칙성과 강한 비대칭성이 없음을 고려할 때, NGC 628의 구조적 진화는 외부 상호작용이 아닌 내부 순환 과정에 의해 주로 이뤄진다.