AKARI と Spitzer による近傍銀河の星間ダストの研究

H. Kaneda (ISAS/JAXA) T. Suzuki, T. Onaka, I. Sakon, T. Nakagawa

特定領域研究会＠名古屋大学 Jun 07 2007

「近傍銀河における、星間ダスト（ cool dust/warm dust ）、PAH と、星形成」

(1) Face-on Spiral Galaxy: M101(2) Edge-on Spiral Galaxies: NGC2841 & NGC2976(3) Elliptical Galaxies　　　　　 NGC1316 & NGC4589

　 Schmidt　Law 　 　　 Schmidt　Law 　 　

　Empirical　relationship　　Empirical　relationship　

SFR　surface　density　(∑SFR　)SFR　surface　density　(∑SFR　)

　Global　Schmidt　Law　　Global　Schmidt　Law　

∑SFR ∑∝ Ngas, N=1.4　(Kennicutt,　1998)∑SFR ∑∝ Ngas, N=1.4　(Kennicutt,　1998)

Normal spiral galaxies : N ～2Starburst galaxies : N ～ 1

Kennicutt　(1998)

Normal　

Starburst

N　=　1.4

⇔　Gas　surface　density　　(∑gas　)　⇔　Gas　surface　density　　(∑gas　)　

(1) Face-on 渦巻銀河のダスト空間分布と星生成Suzuki et al. (2007)

銀河毎　　　　銀河内

M101: AKARI/FIS の観測結果Hippelein et al. 1996ISO 60/100/175 m

AKARI/FIS 65/90/140/160 m

Normal　spiral　galaxy:　M101Normal　spiral　galaxy:　M101M101　 　銀河内の Schmidt　Law　 を調べる。M101　 　銀河内の Schmidt　Law　 を調べる。

Cold　dust　 　　 ∑成分 ⇒ gas　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　

Cold　dust　 　　 ∑成分 ⇒ gas　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　

Warm　dust　 　 ∑成分 ⇒ starWarm　dust　 　 ∑成分 ⇒ star 　 　仮定　 　仮定 　① δ 関数的に星形成。　① δ 関数的に星形成。　② 星からの Lyα 　光子を全て dust　　 が吸収・再放射。　③ Lwarm　 　　は、星形成領域の luminosity　 に等しい。　② 星からの Lyα 　光子を全て dust　　 が吸収・再放射。　③ Lwarm　 　　は、星形成領域の luminosity　 に等しい。

(　Gas/dust　=　280　)

L◎/kpc2 L◎/kpc2

Cold　dust Warm　dust 10　kpc10　kpc

Giant　HII　regions

3e+8 3e+8

NGC2841: Sb 8.1 × 3.5 arcmin, i = 68°, P.A. = 148°

2’

2’

NGC2976: Sc 5.9 × 2.7 arcmin　　　 i = 61°, P.A. = 142°

Larger optical depths are expected for nearly-edge-on config.

DSS DSS

( ２ ) Edge-on 渦巻銀河のダストリング構造と星形成 Kaneda et al. (2007)

AKARI/FIS images NGC2841 NGC2976

2’

Contours: 95 % - 25 %

peak:82 MJy/str

HI bridge

+2’

peak:58 MJy/str

+

peak:67 MJy/str

+

peak:79 MJy/str

+

peak:24 MJy/str

+

peak:77 MJy/str

+

peak:28 MJy/str

+

peak:62 MJy/str

+

Both have a similar ring/disk structure.

65 m 90 m

140 m 160 m 140 m 160 m

65 m 90 m

Brightness profiles along major axes

Major radius = 4.1 arcmin for NGC2841, 3.0 arcmin for NGC2976

(1)～ optical size(2)no change in position

N160

WL

WS

N60

NGC2841 NGC297645”

de Vaucouleurs et al. 1991

center3.5 kpc 1.4 kpc

SEDs of whole galaxies

R < 3’

銀河の SED

AKARIothers

AKARIothers

T = 23 K T = 30 K

ダスト温度が大きく異なる。　　　　リング構造の起源が異なる？

= 1 assumed

NGC2841 (Sb): exhaustion of dust in bulge? NGC2976 (Sc): dynamical action at the resonance?

NGC2841 NGC2976 Integrated within R = 3’

SEDs of whole galaxies銀河の中間赤外線スペクトルPAHs: indicators of star formation activity 　　　　星形成活動が両銀河で大きく異なる。

m mPAHs

Smith et al. 2006

Spitzer/IRS

• Balance between stellar injection & sputtering destruction

　　　 dust lifetime 107 yr

LB vs. Mdust (IRAS)

Goudfrooij & de Jong 1995

NGC4696

IC3370

NGC4589

NGC2974

NGC3962NGC1407

NGC1395

107.5 yr

PAH vs. FIR/MIR

PAH とダストに相関？

Kaneda et al. (2005; 2007)(3) 楕円銀河のダスト：高温プラズマとダスト

Kaneda et al. 2005

星形成と無縁？ 　　 Merger remnant 、過去の活動の痕跡

超過ダストの存在

Smith et al. 2006

AKARI & Spitzer による NGC1316 (Fornax A) の観測

銀河面

NGC1316

Spitzer/IRS

AKARI/IRC

AKARI/FIS on radio

PAHsCO2?

Small PAHs 無。固体 CO2 吸収 　 過去の中心核活動性と関連？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 0.1 Gyr 前に停止

（ Kaneda et al. 1995; Iyomoto et al. 1998 ）

　　　　まとめ (0) 近傍銀河の星間ダストと PAH の観測。

(1) M101 銀河内の inner arm / outer arm / Giant HII regions で、 Schmidt law index が、系統的に異なっている。　　　　　　　　　　　

(2) NGC2841 & NGC2976 は、よく似たダストリング構造を持つ。　　星形成活動性は大きく異なり、リング構造の起源も異なる？

(3) 近傍楕円銀河から PAH を検出、ダストの分布と似ている。　　星起源では説明できない。 Recent merger 、 star formation の痕跡？特性が変。高温プラズマか中心核による変質。　　　　　　　　　　　(4) AKARI の豊富な撮像バンド、 FIS の高飽和限界、 IRC の　　近赤外線分光。 Spitzer の高空間分解能、中間赤外線分光。