[論文レビュー] Searching for intergalactic star forming regions in Stephan's Quintet with SITELLE. I. Ionised gas structures and kinematics

S. Duarte Puertas, J. Iglésias-Páramo+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 12, 2019

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 47被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、SITELLE分光法を用いてステファノのクインテット全体の電離ガス構造と運動学をマッピングし、複雑な三次元フィラメント構造と5つの明確な速度成分を明らかにした。LSSRとNGC7319のAGNの間のガスブリッジが確認され、175のHα発光領域（うち22個は複数成分を示す）が同定され、大規模な外縁構造を通じた段階的相互作用のシナリオが支持された。

ABSTRACT

Stephan's Quintet (SQ), the prototypical compact group of galaxies in the local Universe, has been observed with the imaging Fourier transform spectrometer SITELLE, attached to the CFHT, to perform a deep search for intergalactic star-forming emission. We present the extended ionised gaseous structures detected and analyse their kinematical properties. The large field of view (11'x11') and the spectral ranges of SITELLE have allowed a thorough study of the entire galaxy system, its interaction history and the main properties of the ionised gas. The observations have revealed complex 3D strands in SQ seen for the first time, as well as the spatially resolved velocity field for a new SQ dwarf galaxy (M82-like) and the detailed spectral map of NGC7320c, confirming its AGN nature. A total of 175 SQ H$α$ emission regions have been found, 22 of which present line profiles with at least two kinematical components. We studied 12 zones and 28 sub-zones in the SQ system to define plausible physical spatial connections between its different parts in the light of the kinematical information gathered. In this respect we have found 5 velocity systems in SQ: i) v=[5600-5900] $km\,s^{-1}$; ii) v=[5900-6100] $km\,s^{-1}$; iii) v=[6100-6600] $km\,s^{-1}$; iv) v=[6600-6800] $km\,s^{-1}$; and v) v=[6800-7000] $km\,s^{-1}$. No gas emission is detected in the old tail, neither near NGC7318A nor in NGC7317, and the connection between NGC7319 north lobe and starburst A cannot be confirmed. Conversely, a clear gaseous bridge has been confirmed both spatially and kinematically between the large-scale shock region and the NGC7319 AGN. Finally, a larger scale, outer rim winding the NGC7318B/A system clockwise north-west to south-east has been highlighted in continuum and in H$α$. This structure may be reminiscent of a sequence of a previously proposed scenario for SQ a sequence of individual interactions.

研究の動機と目的

• SITELLEの広視野および高スペクトル分解能を活用し、ステファノのクインテットにおける電離ガスの深さと空間分解能に優れた調査を実施すること。
• Hα発光の詳細な運動学的分析を通じて、銀河間星形成領域を同定・特徴づけること。
• 速度と空間的一致性を用いて、相互作用系の異なる構成要素間の物理的接続を特定すること。
• 広がったガス構造と速度系のマッピングを通じて、段階的相互作用のシナリオの妥当性を検証すること。
• 以前から星形成や潮汐デブリを宿すと予想された領域に電離ガスが存在するかを確認または否定すること。

提案手法

• カナダ＝フランス＝ハワイ望遠鏡に搭載された、撮像型フーリエ変換分光器SITELLEを用い、11’×11’の視野において空間分解能に優れた高分解能分光データを取得した。
• SN2フィルタを用いた深紫外狭帯域撮影により、全システムにわたる低表面輝度Hα発光をマッピングした。
• スペクトルキューブの解析を通じて径方向速度マップを抽出し、個々の発光領域における複数の運動学的成分を同定した。
• 空間的・運動学的整合性に基づき、径方向速度で5つの明確な速度系に発光領域を分類した。
• 速度分解能マップを用いて、NGC7319、LSSR、NGC7318Bなどの主要構成要素間のガスブリッジや接続を追跡した。
• 統計的および形態的解析を適用し、外縁や潮汐デブリを含む広がった構造の空間的連続性と運動学的一致性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ステファノのクインテットの銀河間空間における電離ガスの空間的および運動学的特性は何か？
• RQ2 古い潮汐尾やNGC7318A、NGC7317付近に検出可能なHα発光領域が存在するか。これは、継続的または過去の星形成を示唆するか？
• RQ3 運動学的および空間的相関が、LSSR、NGC7319、SQA領域間の物理的接続を確認できるか？
• RQ4 NGC7318B/A系の西北から南東へ回る大規模な外縁構造が存在するか。これは、個々の相互作用の順序を支持する証拠となるか？
• RQ5 NGC7320cにおけるHα発光の性質は何か。これはAGNの存在を示唆するか、あるいは星形成活動を示すか？

主な発見

• 175のHα発光領域がシステム全体で検出され、そのうち22個は少なくとも2つの運動学的成分を示す線幅関数を示した。
• LSSRとNGC7319のAGN核の間には、空間的および運動学的に明確なガスブリッジが確認された。
• 5つの明確な速度系が同定された：v ≈ 5600–5900 km s⁻¹（新規侵入者および南側のデブリ）、5900–6100 km s⁻¹（スターバーストA領域）、6100–6600 km s⁻¹（LSSRストランド）、6600–6800 km s⁻¹（若年潮汐尾およびSQA）、6800–7000 km s⁻¹（LSSR–SQA接続ストランド）。
• 古い潮汐尾およびNGC7318AやNGC7317の周辺には電離ガス発光が検出されず、これらの領域では現在星形成が進行していないことが示唆された。
• NGC7319北側リブとSQAの間の接続は、空間的および運動学的整合性の欠如により確認されなかった。
• NGC7318B/A系の西北から南東へ回る大規模な外縁構造が、連続体およびHα両方で強調され、過去の相互作用の順序を支持するものであり、従来のモデルと整合的であった。