[論文レビュー] The Herschel Virgo Cluster Survey: X.The relationship between cold dust and molecular gas content in Virgo spirals

E. Corbelli, S. Bianchi+17 more|UWA Profiles and Research Repository (University of Western Australia)|Apr 20, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 47

ひとこと要約

本研究は、35個の后期的Virgo銀河団済星系における冷たいダストと分子ガスの関係を、Herschel遠赤外データとCO/原子水素測定を用いて調査した。ダスト質量は、原子ガスまたは分子ガスのいずれか単独よりも、全ガス質量とより強く相関しており、ダスト対ガス比はHI欠乏度とともに増加する。これは、原子ガスの選択的ストリッピングに起因するが、分子ガスは比較的弱く抑制されるため、環境要因がガス相に異なる影響を及ぼしている可能性を示唆している。

ABSTRACT

Using the far-infrared emission, as observed by the Herschel Virgo Cluster Survey (HeViCS), and the integrated HI and CO brightness, we infer the dust and total gas mass for a magnitude limited sample of 35 metal rich spiral galaxies in Virgo. The CO flux correlates tightly and linearly with far-infrared fluxes observed by Herschel. Molecules in these galaxies are more closely related to cold dust rather than to dust heated by star formation or to optical/NIR brightness. We show that dust mass establishes a stronger correlation with the total gas mass than with the atomic or molecular component alone. The dust-to-gas ratio increases as the HI deficiency increases, but in highly HI deficient galaxies it stays constant. Dust is in fact less affected than atomic gas by weak cluster interactions, which remove most of the HI gas from outer and high latitudes regions. Highly disturbed galaxies, in a dense cluster environment, can instead loose a considerable fraction of gas and dust from the inner regions of the disk keeping constant the dust-to-gas ratio. There is evidence that the molecular phase is also quenched. This quencing becomes evident by considering the molecular gas mass per unit stellar mass. Its amplitude, if confirmed by future studies, highlights that molecules are missing in Virgo HI deficient spirals, but to a somewhat lesser extent than dust.

研究の動機と目的

• 後期的Virgo銀河団銀河におけるダスト質量が、全ガス質量または分子ガス質量をどれだけよくトレースできるかを特定すること。
• HI欠乏度で定量化された銀河団環境が、ダスト対ガス比および分子分率に与える影響を評価すること。
• 原子ガスよりもダストおよび分子ガスが環境的ストリッピングに対してどれほど耐性があるかを調査すること。
• 銀河の形態や金属量に依存しない、COからH2への換算因子の妥当性を評価すること。

提案手法

• HeViCS調査において、Herschel PACSおよびSPIRE機器を用いて100–500 μmの遠赤外ダスト放射を測定した。
• 修正黒体放射を仮定して、FIR放射のスペクトルエネルギー分布のフィッティングからダスト質量を推定した。
• CO J=1–0ラインの放射度とHIライン測定値を組み合わせて、分子ガスおよび原子ガス質量を導出した。
• ガス含量への環境的影響を定量化するため、HI欠乏度パラメータを計算した。
• 光学/NIR光度測定から得た星族質量を用いて、ダスト対星族質量比およびガス対星族質量比を計算した。
• COからH2への換算因子（X_CO）の仮定を変えて、結果の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Virgo済星系において、ダスト質量は全ガス質量、原子ガス、または分子ガスのいずれとより強く相関するか？
• RQ2 ダスト対ガス比はHI欠乏度とともにどのように変化するか。これは環境的ストリッピング機構に何を示唆するか？
• RQ3 HI欠乏性の高い銀河では分子ガスが抑制されるか。もしそうなら、ダストと比較してどの程度の程度で抑制されるか？
• RQ4 サンプル全体にわたってCOからH2への換算因子はどの程度変動するか。金属量や形態などの銀河特性に依存するか？
• RQ5 クラスタ環境下で、ダストおよび分子ガス質量は星族質量とどのようにスケーリングするか？

主な発見

• CO J=1–0放射度とHerschel遠赤外放射（特に160、250、350 μm）との間にきわめて強い線形相関が確認され、冷たいダストと分子ガスの間には強い関連性があることが示された。
• ダスト質量は、原子ガスまたは分子ガスのいずれか単独よりも、全ガス質量（原子＋分子ガス）とより強く相関しており、ダストが全ガス貯留量のより良いトレーサーである可能性を示唆している。
• HI欠乏度が高くなるほどダスト対ガス比が増加しており、これは原子ガスがダストよりも効率的にストリッピングされていることを示しており、ダストはディスク面に閉じ込められている傾向がある。
• 極めてHI欠乏性の高い銀河では、非欠乏銀河と比較して、単位星族質量あたりのダスト質量が最大75％も低く、環境的ダスト欠損が確認された。
• HI欠乏性の高い済星系では分子ガスの抑制の兆候が認められ、単位星族質量あたりの分子ガス質量が低下しているが、ダストの低下に比べてはるかに弱い。
• 分子分率はHI欠乏度とともに増加しており、これは分子ガスが原子ガスよりもクラスタ環境に対してはるかに影響を受けにくいことを示唆しており、おそらくディスク内に閉じ込められているためである。