Ram pressure stripping due to the intracluster medium (ICM) is an important environmental process, which causes star formation quenching by effectively removing cold interstellar gas from galaxies in dense environments. The evidence of diffuse atomic gas stripping has been reported in several HI imaging studies. However, it is still under debate whether molecular gas (i.e., a more direct ingredient for star formation) can be also affected and/or stripped by ram pressure. The goal of this thesis is to understand the impact of ram pressure on the molecular gas content of cluster galaxies and hence star formation activity. To achieve this, we conducted a series of detailed studies on the molecular gas properties of three Virgo spiral galaxies with clear signs of active HI gas stripping (NGC 4330, NGC 4402, and NGC 4522) based on high-resolution CO data obtained from the Submillimeter Array (SMA) and Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). As a result, we find the evidence that the molecular gas disk also gets affected by ram pressure in similar ways as HI even well inside of the stellar disk. In addition, we detected extraplanar 13CO clumps in one of the sample, which is the first case ever reported in ram pressure stripped galaxies. By analyzing multi-wavelength data (e.g., Hα, UV, HI, and CO), we discuss detailed processes of how ram pressure affects star formation activities and hence evolution of cluster galaxies. We also discuss the origin of extraplanar 13CO, and how ram pressure can potentially contribute to the chemical evolution of the ICM.
Lee, Bumhyun;Wang, Jing;Chung, Aeree;Ho, Luis C.;Wang, Ran;Shao, Li;Michiyama, Tomonari;Wang, Shun;Peng, Eric W.;Kilborn, Virginia
천문학회보
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제45권1호
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pp.64.1-64.1
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2020
Galaxy groups are the place where many galaxies feel the impact of the surroundings (e.g., merging, tidal interaction, ram pressure stripping) before joining bigger structures like (sub)clusters. A significant fraction of galaxies is quenched in the group environment. Such "pre-processing" of galaxies in groups is likely to affect galaxy evolution tremendously. To better understand how environmental processes in galaxy groups affect molecular gas, star formation activity, and galaxy evolution, we carried out CO imaging observations of group galaxies, using the Atacama Compact Array (ALMA/ACA). We selected all the targets that have been detected in the GEMS-HI survey for two groups, making the sample of 40 galaxies (18 galaxies in IC 1459 group and 22 galaxies in NGC 4636 group). Our ALMA/ACA observation is the first CO imaging survey for two groups. In this work, we present CO images of group galaxies, together with their star formation maps and HI images. Our ACA CO data show the asymmetric distribution of molecular gas in some of our samples. We discuss the impact of the group environment on molecular gas and star formation activity.
Observations of large samples of galaxies from low to high redshifts are composing a picture of remarkable simplicity: (1) The star formation rate (SFR) of starforming galaxies scales almost linearly with mass, strongly decline with cosmic time, and exhibits very small scatter around the average relation. (2) Due to the high observed SFRs the mass of galaxies at high redshifts must increase very rapidly, and yet the mass function of star forming galaxies evolves only very slightly with redshift. (3) At all redshifts the fraction of quenched (passively evolving) galaxies increases with galactic stellar mass and with local overdensity, with the remarkable property that the relative efficiency of "mass quenching" is independent of environment, and that of "environment quenching" is independent of mass. In a recent paper by the zCOSMOS collaboration, Peng et al. (2010) demonstrate that these three empirical facts suffice to account for the observed evolution of the galaxy mass function and naturally generate the "double-Schechter" mass function for quenched galaxies.
We investigate the impact of ram pressure stripping due to the intracluster medium (ICM) on star-forming disk galaxies with a multiphase interstellar medium maintained by strong stellar feedback. We carry out radiation-hydrodynamic simulations of an isolated disk galaxy embedded in a 1011 M⦿ dark matter halo with various ICM winds mimicking the cluster outskirts (moderate) and the central environment (strong). We find that both star formation quenching and triggering occur in ram pressure-stripped galaxies, depending on the strength of the winds. HI and H2 in the outer galactic disk are significantly stripped in the presence of moderate winds, whereas turbulent pressure provides support against ram pressure in the central region, where star formation is active. Moderate ICM winds facilitate gas collapse, increasing the total star formation rates by ~40% when the wind is oriented face-on or by ~80% when it is edge-on. In contrast, strong winds rapidly blow away neutral and molecular hydrogen gas from the galaxy, suppressing star formation by a factor of 2 within ~200 Myr. Dense gas clumps with nH≳10 M⦿ pc-2 are easily identified in extraplanar regions, but no significant young stellar populations are found in such clumps. In our attempts to enhance radiative cooling by adopting a colder ICM of T=106K only a few additional stars are formed in the tail region, even if the amount of newly cooled gas increases by an order of magnitude.
Nearby spiral galaxies M101 and M81 are considered to have undergone a galaxy-galaxy interaction. M101 has experienced HI gas infall due to the interaction. With AKARI far-infrared (IR) photometric observations, we found regions with enhanced star forming activity, which are spatially close to regions affected by the interaction. In addition, the relation between the star formation rate (SFR) and the gas content for such regions shows a significant difference from typical spiral arm regions. We discuss possible explanations for star formation processes on a kiloparsec scale and the association with interaction-triggered star formation. We also observed the compact group of galaxies Stephan's Quintet (SQ) with the AKARI Far-infrared Surveyor (FIS). The SQ shows diffuse intergalactic medium (IGM) due to multiple collisions between the member galaxies and the IGM. The intruder galaxy NGC 7318b is currently colliding with the IGM and causes a large-scale shock. The 160 micron image clearly shows the structure along the shock ridge as seen in warm molecular hydrogen line emission and X-ray emission. The far-IR emission from the shocked region comes from the luminous [CII]$158{\mu}m$ line and cold dust (~ 20 K) that coexist with molecular hydrogen gas. Survival of dust grains is indispensable to form molecular hydrogen gas within the collision age (~ 5 Myr). At the stage of the dusty IGM environment, [CII] and $H_2$ lines rather than X-ray emission are powerful cooling channels to release the collision energy.
We investigate the effect of recent star formation (RSF) on the α-elements-to-iron ratio ([α/Fe]) estimation for galaxies. Measuring galactic [α/Fe] is a powerful tool to pinpointing the timescale of chemical evolution and star formation. Our working hypothesis is that, with increasing stellar surface temperature, absorption equivalent width (EW) of α-elements decreases faster than that of Fe-peak elements, and thus RSF will lower the line ratio of EW(α)/EW(Fe). Moreover, young stars outshine, effectively lowering EW(α)/EW(Fe) of integrated light of RSF galaxies. Here we test our hypothesis using SDSS (optical spectrophotometric), GALEX (UV photometric) and IllustrisTNG datasets, and show that, if RSF is not considered thoroughly, EW(α)/EW(Fe) lowered by RSF can be routinely misinterpreted as low [α/Fe]. We discuss possible implications of the result in the context of the conventional [α/Fe]-mass relation of galaxies.
The central regions of barred-spiral galaxies contain interesting gaseous structures such as dust lanes and nuclear rings with intense star formation. While our previous studies were useful in understanding the formation of these structures star formation history, they were limited to 2D isothermal galaxies in which the stellar disk and halo are modeled by fixed gravitational potentials. To study the effects of bar growth as well as the vertical dimension, we use the mesh-free hydrodynamic code named GIZMO and run 3D simulations by treating the stellar disk and halo as being live. We find that the new 3D models form the gaseous features similarly to the previous 2D models, although the detailed formation processes are quite different. For example, a ring has a large radius when it first forms and shrinks over time in the previous 2D models. In the 3D live-potential models, however, a ring forms small and grows in size with time. We present the results of the new simulations and discuss them in comparison with the previous 2D results.
Jeong, Hyun-Jin;Yi, Suk-Young;Bureau, Martin;Davies, Roger L.
한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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pp.36.2-36.2
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2009
We present GALEX (Galaxy Evolution Explorer) far (FUV) and near (NUV) ultraviolet imaging of 34 nearby early-type galaxies from the SAURON representative sample of 48 E/S0 galaxies, all of which have ground-based optical imaging from the MDM Observatory. The surface brightness profiles of nine galaxies (~26 per cent) show regions with blue UV-optical colours suggesting recent star formation. Five of these (~15 per cent) show blue integrated UV-optical colours that set them aside in the NUV integrated colour-magnitude relation. These are objects with either exceptionally intense and localised NUV fluxes or blue UV-optical colours throughout. They also have other properties confirming they have had recent star formation, in particular Hbeta absorption higher than expected for a quiescent population and a higher CO detection rate. This suggests that residual star formation is more common in early-type galaxies than we are used to believe. NUV-blue galaxies are generally drawn from the lower stellar velocity dispersion (sigma_e <200 km/s) and thus lower dynamical mass part of the sample. We have also constructed the first UV Fundamental Planes and show that NUV blue galaxies bias the slopes and increase the scatters. If they are eliminated the fits get closer to expectations from the virial theorem. Although our analysis is based on a limited sample, it seems that a dominant fraction of the tilt and scatter of the UV Fundamental Planes is due to the presence of young stars in preferentially low-mass early-type galaxies.
The central regions of barred-spiral galaxies contain interesting gaseous structures such as dust lanes located at the leading side of the bar and nuclear rings that are sites of intense star formation. Our previous studies showed how gas structures form under the influence of a non-axisymmetric bar potential and temporal/spatial behavior of the star formation in nuclear rings. However, previous works were limited to 2-dimensional infinitesimally-thin, unmagnetized and isothermal disks. To study effects of cooling/heating, vertical motions of gas structures and magnetic field, we use Mesh-Free magneto-hydrodynamic simulation code GIZMO. We find that temporal variations of the star formation rates in the nuclear ring in the three-dimensional model are overall similar those in the previous two-dimensional results, although the former shows more violent small-scale fluctuations near the early primary peak. We will present our recent results about evolution of gaseous structures and star formation rate compare with results of previous studies.
There have been many studies aiming to reveal the origins of the star-gas misalignment found in galaxies, but there still is a lack of understanding of the contribution from each formation channel candidate. We explore the properties, origins, and lifetimes of the star-gas misalignment using Horizon-AGN, a large-volume cosmological simulation. First, the misalignment fraction shows a strong anti-correlation with the kinematic morphology (V/sigma) and the cold gas fraction of the galaxy. This result is consistent with the result of integral field spectroscopy observations. Second, we have identified four main formation channels of misalignment and quantified their level of contribution: mergers (35%), interaction with nearby galaxies (23%), interaction with dense environments or their central galaxies (21%), and secular evolution including smooth accretion from neighboring filaments (21%). Third, the decay timescale of the misalignment is strongly linked with the kinematic morphology of the galaxy: early-type galaxies (2.28 Gyr) tend to have a longer misalignment lifetime than LTGs (0.49 Gyr). We also found that the morphology and cold gas fraction are both and independently anti-correlated with the misalignment lifetime.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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