[论文解读] Galactic Center Molecular Arms, Ring and Expanding Shells.I. Kinematical Structures in Longitude-Velocity Diagrams

Yoshiaki Sofue|ArXiv.org|Aug 24, 1995

Silicone and Siloxane Chemistry参考文献 1被引用 5

一句话总结

该论文利用13CO(J=1-0)数据，在银河系中心150 pc范围内识别出两个刚性旋转的分子臂——称为银河系中心分子臂（GCA）——。通过应用压紧法以分离动力学结构并反卷积银道面速度图，研究揭示了一个半径为120 pc、倾角为85°的分子环，由于采用了考虑金属丰度梯度的修订版CO-to-H2转换因子，其质量与动能估计值比以往估算值低约30%。

ABSTRACT

Analyzing the (l, b, Vlsr) data cube of 13CO(J=1-0) line emission obtained by Bally et al, we have investigated the molecular gas distribution and kinematics in the central +/-1 deg (150 pc) region of the Galaxy. We have applied the pressing method to remove the local- and foreground-gas components at low velocities in order to estimate the intensity more quantitatively. Two major dense molecular arms have been identified in longitude-radial velocity diagrams as apparently rigidly-rotating ridges. The ridges are spatially identified as two arms, which we call the Galactic Center molecular Arms (GCA). The arms compose a rotating ring of radius 120 pc (the 120-pc Molecular Ring), whose inclination is about 85 deg. The Sgr B molecular complex is associated with GCA I, and Sgr C complex is located on GCA II. These arms are as thin as 13 to 15 pc, except for vertically extended massive complexes around Sgr B and C. The LV behavior of the arms can be qualitatively reproduced by a model which assumes spiral arms of gas. Assuming a small pitch angle for the arms, we tried to deconvolve the LV diagram to a projection on the galactic plane, and present a possible face-on CO map as seen from the galactic pole, which also reveals a molecular ring and arms. We have estimated masses of these molecular features, using the most recent value of the CO-to-H2 conversion factor taking into account its metallicity dependency and radial gradient in the Galaxy. The estimated molecular masses and kinetic energy are about a factor of three smaller than those reported in the literature using the conventional conversion factor.

研究动机与目标

• 利用13CO(J=1-0)数据识别并表征银河系中心分子气体的动力学结构。
• 通过去除前景气体和局部气体成分，分离出中心分子环和分子臂。
• 使用考虑金属丰度和径向梯度的更新版CO-to-H2转换因子，估算分子质量与动能。
• 从银道面速度数据重建分子分布的正向投影图。

提出的方法

• 对(l, b, Vlsr)13CO数据立方体应用压紧法，以减去低速前景气体和局部气体成分。
• 分析银道面速度(LV)图以识别对应于刚性旋转分子臂的脊线。
• 假设小螺旋角旋臂模型，将LV结构反卷积为银道面上的投影分布。
• 使用最新版具有金属丰度依赖性的CO-to-H2转换因子，估算质量与动能。
• 将推导出的质量与能量值与以往文献估算值进行比较，评估修订版转换因子的影响。
• 生成一张合成的正向CO图像，展示从银道极点观察到的分子环与分子臂。

实验结果

研究问题

• RQ1 银河系中心分子气体的银道面速度图中存在哪些动力学结构？
• RQ2 如何有效去除前景和局部气体成分，以分离出中心分子特征？
• RQ3 银河系中心分子环与分子臂的空间与动力学构型如何？
• RQ4 考虑金属丰度的修订版CO-to-H2转换因子如何影响分子特征的质量与能量估算？
• RQ5 通过LV图反卷积推断出的分子环与分子臂的正向形态是什么？

主要发现

• 在银道面速度图中识别出两条主要分子臂——GCA I与GCA II——表现为刚性旋转的脊线，形成一个半径为120 pc、倾角为85°的环。
• Sgr B复合体与GCA I相关联，Sgr C复合体现在位于GCA II上，两条臂的厚度在13–15 pc之间，除垂直方向延伸的高密度大质量复合体外。
• 分子臂的动力学行为通过小螺旋角旋臂模型得到定性再现，支持其为一个整体旋转结构。
• 由于采用依赖金属丰度的CO-to-H2转换因子，分子质量与动能估算值约为以往文献值的三分之一。
• 重建的正向CO图像揭示了一个清晰的分子环，带有两条显著的分子臂，与观测到的LV结构一致。
• 修订后的质量估算通过在CO-to-H2转换因子中整合径向梯度与金属丰度效应，显著提升了准确性。