近傍銀河の大規模分子ガス撮像サーベイから探る、棒渦巻銀河における星形成の多様性

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14251
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 村岡 和幸 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40571287)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 電波天文学 / 星間物質 / 星形成 / 銀河

研究実績の概要

平成30年度は、野辺山45m電波望遠鏡による観測およびデータ処理・マップ作成を完了し、合計で80個の渦巻銀河および棒渦巻銀河（ただしエッジオン銀河を除く）に対する解析を行った。
まず、野辺山45m電波望遠鏡で観測したCO(1-0)分子輝線の観測データを基に、分子ガス質量面密度の空間分布を導出した。さらに、GALEX衛星で観測された遠紫外線およびWISE衛星で観測された波長22ミクロンの赤外線の2種類のアーカイブデータを使い、同じ80個の銀河について星形成率面密度の空間分布を導出した。これら二つの空間分布から、80個の銀河に対して星形成効率（単位分子ガス質量あたりの星形成率）の動径分布を得ることに成功した。
今回サンプルとした80個の渦巻銀河を、棒構造を持たないタイプ（SA型）、弱い棒構造を持つタイプ（SAB型）、強い棒構造を持つタイプ（SB型）の3種類に分類すると、SB型の銀河のみ、（棒構造を含む）中心付近での星形成効率が有意に高いことを初めて明らかにした。一方で、SA型およびSAB型の渦巻銀河では、中心領域から円盤外縁部まで、星形成効率はほぼ一定であった。この結果は、「銀河の棒状構造では星形成が抑制されやすい」という先行研究の報告とは異なっている。本研究は、80個の渦巻銀河という過去に例のない大きな数のサンプルに基づいており、棒渦巻銀河の棒構造における星形成の多様性（星形成効率が高い場合もあれば、低い場合もある）を初めて示唆する結果となった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

目標の100銀河に迫る80個の銀河に対して、星形成効率の空間分布を求めることができたものの、その物理的意味の解釈がまだ十分とは言えない。
分子ガス速度分散をはじめとする、種々のパラメータとの比較を進めていく必要がある。

今後の研究の推進方策

前年度までに得られた、棒渦巻銀河の棒構造における星形成の多様性について、その起源のさらなる探求を目指す。
具体的には、分子ガス速度分散や銀河の楕円率、アームクラス、早期型/晩期型の違いなどのさまざまなパラメータと星形成効率を比較し、どのような条件ないし環境によって銀河中の星形成効率が上昇、もしくは低下するのかを明らかにしていく。
たとえば分子ガス速度分散は、分子雲の相対速度の指標となりうる。分子雲同士の衝突速度の大きさによって星形成を促進/抑制する働きが変わってくるのか、またそれが棒構造や渦巻腕など銀河の主要構造によって違いが現れるのか、観測的に明らかにすることができる。

次年度使用額が生じた理由

天候不順や装置トラブルが重なり、野辺山 45m 望遠鏡による観測が予定通りに進まなかった。また、データ解析プログラムの作成・改修にも想定以上の時間を要した。そのため、最終的な議論にも遅れが生じた。執筆中だった論文は受理されたものの、当初予定していた議論をすべて盛り込めたとは言えず、続編となる論文を執筆、出版する予定である。
次年度は、この続編となる論文を出版するとともに、最終的な成果を国際研究会などで発表していく予定である。次年度使用額はこれらの目的に充てる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). VI. Radial variations in star formation efficiency (2019)
  • 著者名/発表者名: Muraoka Kazuyuki, Sorai Kazuo, Miyamoto Yusuke, Yoda Moe, Morokuma-Matsui Kana, Kobayashi Masato I N, Kuroda Mayu, Kaneko Hiroyuki, Kuno Nario, Takeuchi Tsutomu T, Nakanishi Hiroyuki et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: S15
  • DOI: 10.1093/pasj/psz015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). VII. Fourier decomposition of molecular gas velocity fields and bar pattern speed (2019)
  • 著者名/発表者名: Salak, D.; Noma, Y.; Sorai, K.; Miyamoto, Y.; Kuno, N.; Pettitt, A. R.; Kaneko, H.; Tanaka, T.; Yasuda, A.; Kita, S.; Yajima, Y.; Shibata, S.; Nakai, N.; Seta, M.; Muraoka, K.; Kuroda, M.; Nakanishi, H.; Takeuchi, T. T.; Yoda, M.; Morokuma-Matsui, K.; Watanabe, Y.; Matsumoto, N.; Oi, N.; Pan, H-A. et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psz004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). III. Dynamical effect on molecular gas density and star formation in the barred spiral galaxy NGC 4303 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajima, Y.; Sorai, K.; Kuno, N.; Muraoka, K.; Miyamoto, Y.; Kaneko, H.; Nakanishi, H.; Nakai, N.; Tanaka, T.; Sato, Y.; Salak, D.; Morokuma-Matsui, K.; Matsumoto, N.; Pan, H-A; Noma, Y.; Takeuchi, T. T.; Yoda, M.; Kuroda, M.; Yasuda, A.; Oi, N.; Shibata, S.; Seta, M.; Watanabe, Y.; Kita, S.; Komatsuzaki, R. et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psz022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA 12CO(J=1-0) imaging of the nearby galaxy M 83: Variations in the efficiency of star formation in giant molecular clouds (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirota, Akihiko; Egusa, Fumi; Baba, Junichi; Kuno, Nario; Muraoka, Kazuyuki; Tosaki, Tomoka; Miura, Rie; Nakanishi, Hiroyuki; Kawabe, Ryohei
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psy071
  • 査読あり
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(22)：Dust-to-Gas ratio を用いた近傍銀河における CO-H2 質量変換係数 αCO の導出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 保田敦司, 久野成夫, 田中隆広, 渡邉祥正, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 宮本祐介, 金子紘之, Daniel Espada, 村岡和幸, 黒田麻友, 依田萌, 竹内努, 諸隈佳菜, 小林将人, 中西裕之, 他 COMING
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(23)：銀河間重力相互作用下における分子ガス中心集中度 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦飛未来、小野寺幸子、金子紘之、徂徠和夫、久野成夫、宮本祐介、Daniel Espada、村岡和幸、Pan Hsi-An、他 COMING チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(24)：CO(J=2-1)/CO(J=1-0) 比の 変動が銀河内の分子ガス質量, 並びに Kennicutt-Schmidt 関係へ及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 矢島義之, 徂徠和夫, 宮本祐介, 久野成夫, 村岡和幸, 小松崎龍聖
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(25)：エッジオン銀河における CO 輝線比 (2019)
  • 著者名/発表者名: 喜多将一朗, 久野成夫, 田中隆広, 保田敦司, 小松崎龍聖, 渡邉祥正, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 梶川明祐実, 八嶋裕, 宮本祐介, 金子紘之, 依田萌, 竹内努, 村岡和幸, 黒田麻友, 諸隈佳菜, 小林将人, Dragan SALAK, 野間勇斗, 瀬田益道, 中井直正, 中西裕之, 他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] ALMA による NGC253 円盤領域の 12CO, 13CO 輝線観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小西諒太朗, 原田遼平, 村岡和幸, 大西利和, 徳田一起
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] 棒渦巻銀河 NGC253 における炭素同位体比 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小西諒太朗, 村岡和幸, 大西利和, 原田遼平, 杉内拓, 後藤健太, 徳田一起
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(19)：銀河中の星形成効率の動径分布 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村岡和幸, 黒田麻友, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 梶川明祐実, 八嶋裕,久野成夫, 田中隆広, 保田敦司, 喜多将一朗, 小松崎龍聖, 渡邉祥正, 宮本祐介, 金子紘之, 依田萌, 竹内努, 諸隈佳菜, 小林将人, Dragan SALAK, 野間勇斗, 瀬田益道, 中井直正, 中西裕之, 他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(20)：CO 分子ガス速度場のフーリエ解析から求める銀河の基本量と棒状構造の角速度 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野間勇斗, Salak Dragan, 瀬田益道, 中井直正, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 梶川明祐実, 八嶋裕, 宮本祐介, 金子紘之, 久野成夫, 渡邉祥正, 田中隆広, 保田敦司, 喜多将一朗, 小松崎龍聖, 竹内努, 依田萌, 村岡和幸, 黒田麻友, 中西裕之, 大井渚, 諸隈佳菜, 松本尚子, PAN Hsi-An, 他 COMING
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(21)：CO 3 輝線で探る棒渦巻銀河における分子ガスの物理状態と星形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢島義之, 徂徠和夫, 久野成夫, 村岡和幸, 竹内努, 宮本祐介, 金子紘之, 渡邉 祥正, 小林将人, 田中隆広, 黒田麻友, 保田敦司, 依田萌, 柴田修吾, 他COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] 近傍渦巻銀河 M 83 の渦巻腕における巨大分子雲の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉内拓, 村岡和幸, 原田遼平, 小西諒太朗, 後藤健太, 大西利和, 徳田一起, 濤崎智佳, 馬場淳一, 廣田晶彦, 江草芙実, 中西康一郎, 河野孝太郎, 久野成夫
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会