[論文レビュー] HERschel Observations of Edge-on Spirals (HEROES). II: Tilted-ring modelling of the atomic gas disks

F. Allaert, Gianfranco Gentile+10 more|ThinkIR: The University of Louisville's Institutional Repository (University of Louisville)|Jul 11, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 85被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、6つの縁面銀河における原子ガスディスクの傾きリングモデリングを、新規および再処理済みのHI 21-cmデータを用いて実施し、ねじれ、フラッティング、および最近の相互作用の兆候を明らかにした。主な発見として、NGC 4217には小規模な合体からの可能性の高い同一平面上のH Iリングが存在し、NGC 5529には内側で流入が確認され、NGC 5907の外側ディスクには非対称性が観測された。これらは、内側ディスクが安定している一方で、動的擾乱が進行中または最近のものであることを示している。

ABSTRACT

Context. Edge-on galaxies can offer important insights in galaxy evolution as they are the only systems where the distribution of the different components can be studied both radially and vertically. The HEROES project was designed to investigate the interplay between the gas, dust, stars and dark matter (DM) in a sample of 7 massive edge-on spiral galaxies. Aims. In this second HEROES paper we present an analysis of the atomic gas content of 6 out of 7 galaxies in our sample. The remaining galaxy was recently analysed according to the same strategy. The primary aim of this work is to constrain the surface density distribution, the rotation curve and the geometry of the gas disks in a homogeneous way. In addition we identify peculiar features and signs of recent interactions. Methods. We construct detailed tilted-ring models of the atomic gas disks based on new GMRT 21-cm observations of NGC 973 and UGC 4277 and re-reduced archival HI data of NGC 5907, NGC 5529, IC 2531 and NGC 4217. Potential degeneracies between different models are resolved by requiring a good agreement with the data in various representations of the data cubes. Results. From our modelling we find that all but one galaxy are warped along the major axis. In addition, we identify warps along the line of sight in three galaxies. A flaring gas layer is required to reproduce the data only for one galaxy, but (moderate) flares cannot be ruled for the other galaxies either. A coplanar ring-like structure is detected outside the main disk of NGC 4217, which we suggest could be the remnant of a recent minor merger event. We also find evidence for a radial inflow of 15 +- 5 km/s in the disk of NGC 5529, which might be related to the ongoing interaction with two nearby companions. (Abridged)

研究の動機と目的

• 縁面銀河における原子ガスディスクの表面密度分布、回転曲線、幾何学的形状を一貫性を持って制約すること。
• 質量の大きな縁面銀河のガスディスクに、特異な特徴や最近の相互作用の兆候を同定すること。
• 相互作用が原子ガスの運動学的および構造的特性、特に外側領域に与える影響を評価すること。
• 得られた回転曲線を用いた将来のダークマター分布の動力学的モデリングの基盤を提供すること。

提案手法

• 6つの縁面銀河のHIデータキューブに傾きリングモデリングを適用し、新規のGMRT 21-cm観測データと再処理済みのアーカイブデータを併用した。
• 位置角、傾き、システム的径速度、回転速度といったモデルパラメータを各リングごとにフィッティングし、観測されたチャンネルマップおよび位置-速度図を再現した。
• 複数のデータ表現（チャンネルマップ、位置-速度図、モーメントマップ）の整合性を要求することで、モデルのデグレネシーを解消した。
• 残差と運動学的特徴の比較により、モデルが観測された非対称性、ねじれ、フラッティングと整合しているかを検証した。
• 内側ディスク領域における速度勾配のフィッティングにより、径方向の流入を定量化した。
• ガス特徴の空間的オフセット解析と視覚的検査を通じて、潮汐腕や同伴銀河などの外部構造の存在を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 傾きリングモデリングによって明らかにされた、これらの縁面銀河における原子ガスディスクの真の幾何学的形状と運動学的特性は何か？
• RQ2 ガス分布および運動学的特性に、最近の相互作用や合体の兆候が見られるか？
• RQ3 ガスディスクにおけるねじれやフラッティングは、動的擾乱または外部要因とどの程度相関しているか？
• RQ4 同伴銀河を有する系において、内側と外側のガスディスクは運動学的挙動でどのように異なるか？
• RQ5 径方向の流入や同一平面上のリング状構造は、特定の相互作用イベントと関連づけられるか？

主な発見

• 1つを除く全銀河で、主軸に沿ったねじれが観測され、3つの銀河では視線方向にもねじれが確認され、複雑な3次元的ガス幾何学を示唆した。
• NGC 4217の主ディスク外側に、同一平面上のリング状H I構造が検出された。これは、最近の小規模合体イベントの痕跡である可能性が高い。
• NGC 5529のガスディスクでは、15 ± 5 km s⁻¹の径方向流入が確認され、周囲の同伴からの継続的降着によって駆動されている可能性がある。
• NGC 5907の外側H Iディスクは強く非対称でねじれており、破壊の兆候が観測され、最近の相互作用に起因するものと一致した。
• NGC 4217、NGC 5529、NGC 5907の内側ディスクは規則的な運動学的挙動を示し、外部相互作用の影響をほとんど受けていなかった。
• NGC 973から投影距離36 kpcの位置に、光学的対応物のない矮星同伴銀河が検出された。