M33高密度分子ガス観測にむけて Dense Cloud Formation & Global Star Formation in M33 田村陽一 (東大・天文M1, ALMA-J/NAOJ) 第4回 銀河ショップ @ 北海道大学 October 18-19, 2004 M33 R.A. 01h 34m Decl. +30o 40' Type SA(s)cd Distance 0.85Mpc Inclination 56o Diameter 71'x42' Weak bulge • No SMBH? (Merritt et al. 2001) Huge star forming region in outer disk • NGC 604, NGC595.. M33 Spitzer/IRAC (3.6, 4.5, 8 um) Polomski et al. 2004 Hα Cheng et al. 1996 M33 NGC604 HST/STScI Why M33? なにより近い． GMCの空間分布が直接わかる． • Inclinationが小さい． • Disk/armの存在 すばる望遠鏡で個々の星が分解されている． • High-mass star? / low-mass star? • Color → Type → Age of GMCs 比較的低赤緯 → ALMAへ NMA/すばるによる高分解能観測によって，現時点で最 も詳細に星形成の大局的な描像を知りうる唯一の銀河. GMCs in M33 C. Wilson et al. w/ OVRO array • 系外銀河GMCの先駆的研究 The BIMA All-Disk Survey (Engargiola et al. 2003) • 12CO(1-0) • 148 GMCs detected Heyer et al. w/ FCRAO 14m (2004) • Diffuseな成分も検出 • M(H2) = 2.6x108 Mo MWに類似した性質 • Size, Mass,… GMCs in M33 NGC604 NGC505 Wilson & Scoville BIMA on FCRAO14m (Engargiola et al. 2003, Heyer et al. 2004) The BIMA All-Disk Survey (Engargiola et al. 2003) 148GMCs detected Mmolecule =4.5x107 Mo Engargiola et al. 2003, Deul & der Hulst 1987 2.5x104Mo 8x105Mo Lifetime = 10-20 Myr GMC Mass Spectrum of M33 dN/dM=K(M/Mo)-α • α=2.6 for M33 3x104-8x106 Mo ~2000 GMCs Index α • 1.5-1.8 for MW (e.g. Solomon et al. 1987) • 1.5(1.9)±0.5 for LMC Engargiola et al. 2003 (Mizuno et al. 2001) GMC Formation in M33 The BIMA Survey II (Rosolowsky et al. 2004) • BIMA C array (4" resolution ⇔ 20pc) • 20 GMCs resolved • Size, Line width → Virial mass • Angular momentum HI gasの凝集 理論より角運動量が小さい． • GMC形成理論に対する大きな制限 • 磁場によるブレーキ? Star Formation in M33 Schmidt Law • ΣSFR ∝ (Σmolecule)n • n=0.9±0.1 (Engargiola et al. 2003) • n=1.36±0.08 (Heyer et al. 2004) SFR = 0.24 Mo yr-1 分子ガス消費時間 = 1.9x108 yr • 比較的短い． • Mass spectrumと関連? Star Formation in M33 GMC ⇔ HII region offset Δr • 典型的には~150pc HII region GMC Δr Engargiola et al. 2003 Phase Transitions of Gases and Star Formation in Arms HI 175 pc GMC Dense gas / Core Star formation Wilson & Scoville 1991 Dense Molecular Gas Observation with Nobeyama Millimeter Array Phase Transitions of Gases and Star Formation in Arms HI filaments GMCs Dense Molecular Clouds • 13CO, GMC HCN, HCO+ …and Star formation • Hα / free-free emission HI Main sequence stars • Subaru/Suprime-Cam Dense gas / Core Star formation Phase Transitions of Gases and Star Formation in Arms Clock • (OB) Stars Dense gas / Core 江草ほか • なんてん ~ GMC phases GMC すばる/Suprime-Cam • Arm - HII region offset HI Yamaguchi et al. 2001 Star formation Dense Gas Observation with NMA Armにそって • GMCを複数個 • 似たmass/sizeのものを選択 Gasの流れを追う • ガスの時間変化/進化/相転移 NMA FoV@110GHz 大規模星形成領域 • Pre- Star Formation • Ongoing Star Formation • Post- Star Formation Dense Gas Observation with NMA GMC Young Stars Dense Molecular Gas HII Region How are GMCs in Extra-Galaxies seen with ALMA? The Local Group Galaxies ~0.1" Resolution ⇔ 0.4 pc ~ 1x105 AU @ M33 (0.85Mpc) • MCの内部構造(clump, filament,..)まで見える． • 系内GMC研究への歩み寄り(相補的) • [CI] line GMC forming stage, Photo-Dissociation Region OMC w/ 1m M33 w/ ALMA Distance 390 pc 0.85 Mpc Resolution 9' 0.1 " (linear) 1 pc 0.4 pc Nearby Galaxies with D<20Mpc ~0.1" Resolution ⇔ 10 pc @ Virgo (20Mpc) • FoV of ALMA = 40" ⇔ 4kpc • 前述のNMAやBIMAのM33の観測をVirgo clusterで． 数~10視野程度でdisk全体をカバーできる． 1視野あたり~102 GMCs! • 銀河ごとのGMCの性質を統計的に議論することが可能． Flocculent ⇔ Grand-design ? GMC mass spectrum Schmidt law Summary M33/disk galaxyにおける 銀河規模のGMCの諸性質 が見えてきた． Armにおけるガス進化・大 局的な星形成をこれから見 たい． The BIMA All-Disk Survey Dense gas observation w/ NMA C. Wilson et al. w/ OVRO より小さいスケールへ The Local Group Galaxies • MWと相補的 より多くのサンプルを Nearby galaxies • 様々な銀河で103-104 GMCを統 計的に扱うことが可能に．
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