[论文解读] Molecular Gas in NUclei of GAlaxies (NUGA): II. The Ringed LINER NGC7217

F. Combes, S. García‐Burillo+9 more|ArXiv.org|Oct 22, 2003

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 40被引用 43

一句话总结

NGC 7217 的高分辨率 CO(1-0) 和 CO(2-1) 图像揭示了一个半径为 0.8 kpc 的清晰圆形核环，其内边缘显著，伴有强烈的恒星形成和高气体密度梯度。N体模拟显示，过去曾存在一个微弱且短暂的棒状结构——现已演化为温和的椭圆畸变——最能解释该环的形态以及当前中心区域气体含量较低的现象，表明过去曾向活动星系核供气，但目前并无持续的内流。

ABSTRACT

We present CO(1-0) and CO(2-1) maps of the LINER galaxy NGC7217, obtained with the IRAM interferometer, at 2.4"x1.9" and 1.2"x0.8" resolution respectively. The nuclear ring (at r=12"=0.8kpc) dominates the CO maps, and has a remarkable sharp surface density gradient at its inner edge. The latter is the site of the stellar/Halpha ring, while the CO emission ring extends farther or is broader (500-600pc). This means that the star formation has been more intense toward the inner edge of the CO ring, in a thin layer, just at the location of the high gas density gradient. In the CO(2-1) map, a central concentration inside 3" coincides with a spiral dust lane, clearly seen in the HST V-I color image. N-body simulations including gas dissipation and star formation are performed to better understand the nature of the nuclear ring observed. In the best model, the gas content was higher in the recent past (having been consumed via star formation), and the oval/spiral formed were more self-gravitating (abridged).

研究动机与目标

• 通过高分辨率分子气体测绘，理解 LINER 星系 NGC 7217 中核环的起源。
• 确定环的形态是由强而持久的棒状结构还是短暂的微弱椭圆畸变所导致。
• 评估气体含量和恒星形成在塑造环结构及调控活动星系核供气中的作用。
• 检验观测到的 CO 辐射和运动学是否与以球状体为主或以盘状体为主的质量模型一致。

提出的方法

• 使用 IRAM Plateau de Bure 甚长基线干涉仪，在 1.2–2.4 角秒的分辨率下观测了 CO(1-0) 和 CO(2-1) 的发射线。
• 利用 CO 数据推导出 CO(2-1)/CO(1-0) 线性比值，表明环内存在温暖、光学厚、高密度的气体。
• 通过包含气体耗散、恒星形成和反馈的 N 体模拟，对不同质量模型下的盘面动力学进行建模。
• 测试了两种极端质量模型：最大盘模型（可形成棒）和最小盘模型（球状体主导），并通过调整气体分数以匹配观测到的恒星形成率。
• 分析了 NGC 7217 的旋转曲线，以区分盘状和球状质量贡献，并评估棒的稳定性。
• 将模拟结果与观测到的 CO 形态、运动学以及 CO、恒星和 Hα 环之间的空间偏移进行比较，以识别最佳匹配情景。

实验结果

研究问题

• RQ1 何种机制——强棒还是弱椭圆畸变——最能解释 NGC 7217 中核 CO 环的清晰内边缘？
• RQ2 气体含量和恒星形成历史如何影响核环的形成及其当前状态？
• RQ3 尽管存在 LINER 核心，为何中心区域没有显著的 CO 辐射？
• RQ4 能否以球状体主导的质量模型比盘状体主导模型更好地重现观测到的环形态和运动学？
• RQ5 过去气体内流在活动星系核供气中起到了何种作用？为何目前没有持续的供气？

主要发现

• CO(1-0) 和 CO(2-1) 图像显示，存在一个宽阔、圆形的核环，其内边缘位于 0.8 kpc 半径处，宽度为 500–600 pc。
• CO(2-1)/CO(1-0) 线性比值接近 1，表明环内存在温暖、高密度、光学厚的分子气体。
• CO 环的内边缘与恒星环和 Hα 环重合，表明在气体密度梯度最高的区域存在强烈而局域化的恒星形成。
• N 体模拟表明，只有在球状体主导模型下，且存在过去微弱的棒结构和较高的初始气体分数时，才能重现观测到的环形态和中心区域低气体含量。
• 模拟结果表明，该环是在星系气体含量更高、自引力更强的时期近期形成的，此后棒结构已减弱为温和的椭圆畸变。
• 目前没有证据表明存在持续的核内供气；相反，气体正从环内部向外流动，表明活动星系核供气发生在不久前（约数百万年前）。