[논문 리뷰] Molecular gas in galaxies of Hickson compact groups

S. Léon, F. Combes외 1명|arXiv (Cornell University)|1997. 09. 12.

Spectroscopy and Laser Applications인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 CO(1-0) 및 CO(2-1) 선 관측을 통해 45개의 히크슨 밀집군집(HCGs) 내 70개 은하의 분자 가스를 조사하며, 57개 은하(81% 검출률)를 검출하였다. 가장 밀집된 군집에서 M(H₂)/Lb 및 M(dust)/Lb 비율이 높아, 조석 상호작용이 가스를 내측으로 이동시켜 농축시킨다는 것을 시사하지만, 별 형성 효율은 적외선 방출의 공간 분포가 다를 것으로 인해 낮아 보이며, 정확한 비교를 위해서는 더 높은 해상도의 적외선 데이터가 필요하다.

ABSTRACT

We have observed 70 galaxies belonging to 45 Hickson compact groups in the CO(1-0) and CO(2-1) lines, in order to determine their molecular content. We detected 57 galaxies, corresponding to a detection rate of 81%. We compare the gas content relative to blue and FIR luminosities of galaxies in compact groups with respect to other samples in the literature, including various environments and morphological types. We find that there is some hint of enhanced M(H2)/Lb and M(dust)/Lb ratios in the galaxies from compact group with respect to our control sample, especially for the most compact groups, suggesting that tidal interactions can drive the gas component inwards, by removing its angular momentum, and concentrating it in the dense central regions, where it is easily detected. The molecular gas content in compact group galaxies is similar to that in pairs and starburst samples. However, the total L(FIR) luminosity of HCGs is quite similar to that of the control sample, and therefore the star formation efficiency appears lower than in the control galaxies. However this assumes that the FIR spatial distributions are similar in both samples which is not the case at radio frequencies. Higher spatial resolution FIR data are needed to make a valid comparison. Given their short dynamical friction time-scale, it is possible that some of these systems are in the final stage before merging, leading to ultra-luminous starburst phases. We also find for all galaxy samples that the \htwo content (derived from CO luminosity and normalised to blue luminosity) is strongly correlated to the L(FIR)luminosity, while the total gas content H2+HI is not.

연구 동기 및 목표

• CO 선 관측을 통해 히크슨 밀집군집(HCGs) 내 은하의 분자 가스 함량을 규명하기 위해.
• 다양한 환경과 형상에서의 HCG 은하와 대조군 샘플 간의 분자 가스 및 먼지 함량을 비교하기 위해.
• 밀집군집 환경에서의 조석 상호작용이 가스 농축과 별 형성 효율에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• HCG 은하가 고립된 또는 쌍성계와 비교해 증가된 별 형성 또는 가스 역학을 보이는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 분자 수소(H₂)를 CO 빛의 세기로 유도하기 위해 HCG 내 70개 은하의 CO(1-0) 및 CO(2-1) 전이 선에서 관측을 수행함.
• CO 빛의 세기를 사용해 H₂ 질량을 산정하고, 파란 빛의 세기(Lb) 및 적외선 빛의 세기(L(FIR))로 정규화함.
• 문헌에서 확보한 대조군과 HCG 은하 간의 M(H₂)/Lb 및 M(dust)/Lb 비율을 비교함.
• HCG와 대조군 간의 적외선 방출 공간 분포의 차이를 분석하여 별 형성 효율을 평가함.
• 역학적 마찰 시간스케일 추정치를 사용해 밀집군집 내에서 곧바로 융합이 일어날 가능성을 평가함.
• 다양한 은하 샘플 간의 H₂ 함량(파란 빛 세기로 정규화)과 L(FIR) 간의 상관관계 분석을 수행함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 히크슨 밀집군집 내 은하들은 다른 은하 환경에 비해 파란 빛 세기 대비 증가된 분자 가스 함량을 보이는가?
• RQ2 HCG 은하의 별 형성 효율은 대조군보다 낮은가? 만약 그렇다면, 이는 적외선 방출의 공간 분포가 다르기 때문인가?
• RQ3 밀집군집 내 조석 상호작용이 얼마나 분자 가스를 내측으로 이동시켜 중심 농축을 증가시키는가?
• RQ4 HCG 은하의 H₂ 함량은 상호작용 쌍성계나 별 형성 폭발 은하와 비교해 어떻게 다른가?
• RQ5 다양한 은하 샘플 간에 정규화된 H₂ 질량과 L(FIR) 간에 강한 상관관계가 존재하는가?

주요 결과

• 히크슨 밀집군집 내 70개 은하 중 57개가 CO에서 검출되어 81%의 검출률을 기록함.
• 가장 밀집된 HCG에서 M(H₂)/Lb 및 M(dust)/Lb 비율이 대조군보다 높아, 가스 농축이 증가한 것으로 나타남.
• 조석 상호작용이 운동량을 제거함으로써 분자 가스가 내측으로 이동하고 중심 밀도가 증가할 가능성이 있음.
• 높은 가스 농축에도 불구하고 HCG의 총 L(FIR) 빛의 세기와 대조군 간에 유사하여, 별 형성 효율이 낮아 보임.
• 모든 샘플에서 H₂ 함량(파란 빛 세기로 정규화)과 L(FIR) 간의 상관관계는 강력하지만, 총 가스 함량(H₂+HI)은 그러한 상관관계가 없음.
• 적외선 방출 분포의 모순을 해결하고 별 형성 효율을 정확히 비교하기 위해서는 더 높은 해상도의 적외선 데이터가 필요함.