Nobeyama Radio Observatory Report: Number 388

Abstract

High resolution (2.6 sec x 2.4 sec) CO (J = 1 approaches 0) interferometry and near infrared (J, H, K') imaging were made toward the Virgo spiral galaxy M100 (NGC 4321) to study gas kinematics and its relation to active phenomena in the center of a weakly barred disk galaxy. In the central 1 arcmin (5.0 kpc; D = 17.1 Mpc) of M100, most of the molecular gas distributes within an approximately 3 kpc diameter region. In this region, there are prominent two-armed molecular spiral arms. The arms start at the ends of the nuclear stellar bar of approximately 16 sec (1.3 kpc) long seen in the near infrared images. There are also a concentration of molecular gas with a diameter of approximately 3 sec (250 pc) at the dynamical center of the galaxy. Non-circular motion of the molecular gas is clearly seen and the deviation from circular motion is largest at the arms. From comparisons to theoretical models, it is proposed that the gas arms are formed through the orbit crowding of molecular clouds at the outer inner Lindblad resonance (OILR: r approximately 1 kpc), and the nuclear gas concentration is formed through infall of self-gravitating gas from the inner inner Lindblad resonance (IILR: r approximately less than 0.7 kpc). The gaseous structure is driven by the non-axisymmetric gravitational potential, which is mainly caused by the nuclear stellar bar in the central region. It is shown that analytical and numerical models based on the idea successfully reproduce the gaseous morphology and kinematics observed in the central region of M100. Massive star formation in the center of M100 is confined to the central 3 kpc gas distribution, and hotspots seen in H alpha are along the molecular spiral arms. Since the molecular spiral arms are the sites of orbit-crowding and gas accumulation, cloud collisions, shocks, and gravitational instability are expected. The hotspots are probably attributed to these dynamical features at the OILR. The nuclear concentration of molecular gas induced also by the bar is a clear example of the bar-induced gas fueling to the nuclei of galaxies often suggested as a mechanism for feeding AGNs (Active Galactic Nuclei), though M100 does not show conspicuous AGN activity.

高解像度(2.6"×2.4")CO(J=1→0)干渉測定と近赤外線(J,H,K')画像測定を、ガス運動学とわずかかに縞状に光る円盤状銀河中央での活発な現象との関係を研究するため、渦状銀河の乙女座のM100(NGC4321)に向けて行った。M100の中央の1分(5.0kpc;D=17.1Mpc)において、分子状ガスはほとんど直径?3kpcの範囲に分布している。この領域で、優勢な2本の分子状渦状腕が存在する。腕は近赤外画像で?16"(1.3kpc)の長さに見える、原子核星のバーの端からスタートしている。銀河の活発な中心に、直径?3"(250pc)の分子状ガス集団が存在する。分子状ガスの非円形運動は、はっきり見ることが出来、円形運動からの偏りは、腕のところで最大である。理論モデルとの比較から、外-内部リンドブラッド共鳴(OILR:r?1kpc)点で、分子状雲の集合軌道となり腕が生成し、そして内-内部リンドブラッド共鳴(IILR:r<?0.7kpc)により、ガスが自己重力で落下し、原子核状ガスが集中することが、提案された。ガス構造は非軸対象重力ポテンシャルで駆動され、それは主として中央の原子核星のバーにより起こる。その考えに基づく解析的数値モデルが、M100の中央領域のガスの形態と運動を、うまく再現出来ることを示す。M100の中央領域での重い星の生成は、中央の3kpcのガス分布に限定され、Hαに見えるホットスポットは、分子渦状腕に沿っている。分子渦状腕は、軌道が重なりガスが集積している所だから、雲の衝突、ショック、重力不安定性などが期待される。ホットスポットは、多分OILRにおけるこれらのダイナミックな特徴に帰すことが出来よう。またバーにより誘発する分子状ガスの原子核濃縮は、M100が明瞭にダイナミック銀河中心活動を示すわけではないが、しばしばダイナミック銀河中心へのエネルギー供給メカニズムと推定されている、銀河中心へのバー誘発ガスの燃料供給の明瞭な一例である。