[论文解读] A barred spiral at the centre of the giant elliptical radio galaxy Centaurus A

I. F. Mirabel, O. Laurent+8 more|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本文通过中红外和亚毫米波观测，揭示了在邻近的巨椭圆射电星系Centaurus A中心存在一个直径为5 kpc的棒旋结构。该棒旋结构相对于视线方向倾斜约18°，是一个稳定且富含气体的结构，由过去吸积事件产生的潮汐碎片形成，其质量和尺寸与M33相当；它可能将气体输运至中心的活动星系核（AGN），表明这是一种‘共生’星系系统，即棒旋星系存在于椭圆星系宿主之中。

ABSTRACT

We report observations at mid-infrared and sub-millimeter wavelengths of Centaurus A (CenA, NGC 5128), the giant elliptical galaxy that harbors the closest radio loud Active Galactic Nucleus (AGN) to Earth. The dust emission from the deep interior of CenA reveals a bisymmetric structure with a diameter of 5' (5 kpc), centred at the AGN. This structure is remarkably similar to that of a barred spiral galaxy, with the bar lying in a plane that is tilted ~18 degrees from the line of sight. The true nature of the distribution of dust in the inner regions of CenA is noticeably displaced from the more chaotic and widespread optical obscuration. The barred spiral is a quasi-stable structure formed at the center of the giant elliptical from the tidal debris of a gas-rich object(s) accreted in the past 10^9 years. The total size and mass of interstellar gas in the barred spiral at the center of CenA is comparable to the small Local Group spiral galaxy Messier 33. The observation of this remarkable structure opens the more general question on whether the dusty hosts of giant radio galaxies like CenA, are "symbiotic" galaxies composed of a barred spiral inside an elliptical, where the bar serves to funnel gas toward the AGN.

研究动机与目标

• 研究Centaurus A中心区域尘埃和气体分布的性质，该星系是最近的射电噪活动星系核（AGN）。
• 确定CenA中复杂的消光现象是否源于结构化、稳定的组分，还是混沌的碎片。
• 探讨在CenA内半径5 kpc范围内观测到的大尺度双极对称尘埃结构的起源与稳定性。
• 评估在巨型椭圆星系中存在棒旋结构是否普遍，并在驱动AGN活动方面是否具有作用。
• 评估在巨型椭圆星系中，由棒旋结构携带的大量星际气体储备所带来的影响。

提出的方法

• 利用中红外和亚毫米波长观测追踪冷尘埃发射，穿透光学消光。
• 分析尘埃发射结构以识别对称性、取向和运动学特征，揭示出双极对称、棒状的形态。
• 测量棒相对于视线方向的倾角，得出其倾斜度约为18°。
• 通过与已知的螺旋星系（如M33）比较，估算棒旋结构中星际气体的总质量和尺寸。
• 通过动力学建模推断该结构为准稳定状态，由富含气体的天体潮汐碎片形成。
• 将尘埃分布与光学消光进行比较，表明其具有明显差异且更为有序。

实验结果

研究问题

• RQ1 Centaurus A中心5 kpc范围内的尘埃分布的真实性质是什么？
• RQ2 所观测到的双极对称尘埃结构是稳定有序的特征，还是瞬态混沌的分布？
• RQ3 CenA中心区域的气体和尘埃的起源是什么？
• RQ4 棒旋结构的存在如何影响中心AGN的燃料供给？
• RQ5 CenA中的棒旋结构是否可代表巨型射电星系中更广泛存在的‘共生’星系类型？

主要发现

• 通过中红外和亚毫米波尘埃发射，在Centaurus A的中心区域探测到一个直径为5 kpc的双极对称棒旋结构。
• 棒结构相对于视线方向倾斜约18度，表明其在星系平面内近乎正面朝向。
• 棒旋结构中星际气体的总质量和尺寸与本星系群中的螺旋星系M33相当。
• 该结构被解释为在约10^9年内由富含气体的天体潮汐碎片形成的准稳定构型。
• 尘埃分布与更混沌的光学消光明显不同，表明其具有高度有序的内部结构。
• 研究结果表明，巨型椭圆星系中的棒旋结构可能作为高效气体通道，向AGN输送燃料，暗示此类系统应采用‘共生’星系模型。