Nuevos resultados sobre la cinemática global y nuclear de NGC 253: movimientos no circulares y emisión en Br-gamma
J. A. Camperi, G. I. Gunthardt, R. J. Diaz, M. P. Aguero, G. Gimeno, P. Pessev
aa r X i v : . [ a s t r o - ph . GA ] J u l Asociaci´on Argentina de Astronom´ıaBAAA, Vol. 55, 2012A.C. Rovero, G.E. Romero, L. Pelliza & M. Lares, eds.
PRESENTACI ´ON MURAL
Nuevos resultados sobre la cinem´atica global y nuclear deNGC 253: movimientos no circulares y emisi´on en Br γ J.A. Camperi , G.I. Gunthardt , R.J. D´ıaz , , M. P. Aguero , ,G. Gimeno , P. Pessev (1) Observatorio Astron´omico, Universidad Nacional de C´ordoba(2) ICATE, CONICET, Argentina(3) GEMINI Observatory Abstract.
Continuing with previous research (Camperi et al. 2011),new heliocentric radial velocity distributions are presented for the nearbygalaxy NGC 253, obtained from the ionized hydrogen recombination lineH α . These distributions have been derived from long-slit spectroscopy forvarious position angles. It is also shown the heliocentric radial velocitydistribution corresponding to part of the infrared data (ionized hydrogenrecombination line Br γ ) observed with the Phoenix spectrograph of theGemini South Observatory. Sequential mapping with the long slit us-ing this instrument will enable to study in detail the kinematics of thegalaxy’s core, which is strongly obscured by dust. Resumen.
Siguiendo con investigaciones previas (Camperi et al. 2011),se presentan nuevas distribuciones de velocidades radiales helioc´entricaspara NGC 253, obtenidas a partir de la l´ınea H α de recombinaci´on delhidr´ogeno ionizado. Las mismas se consiguieron por medio de la t´ecni-ca de ranura larga para varios ´angulos de posici´on. Se presenta adem´asuna distribuci´on de velocidades radiales helioc´entricas correspondientes aparte de los datos infrarrojos (l´ınea Br γ de recombinaci´on de hidr´ogenoionizado) observados con el espectr´ografo Phoenix del telescopio GeminiSur. El mapeo secuencial con la ranura larga permitir´a completar el cam-po de velocidades radiales y la curva de rotaci´on para la regi´on nuclear,no observable en el rango visible pues est´a fuertemente oscurecida por elpolvo.
1. Introducci´on
La gran cantidad de energ´ıa radiada por muchos centros gal´acticos es uno delos puntos claves en el estudio de las galaxias y su evoluci´on. Pese a los avancesen este campo, muchos interrogantes siguen presentes hoy en d´ıa: ¿La acreci´onsobre el agujero negro central y la formaci´on estelar violenta son simplementefen´omenos coevolutivos, o se relacionan de alguna forma simbi´otica? ¿C´omo esla f´ısica detallada de los mecanismos que disparan la formaci´on estelar violentaextendida en las regiones nucleares? ¿Cu´al es la relaci´on entre estos mecanismosde disparo y la evoluci´on gal´actica? 1
J. Camperi et al.
El principal desaf´ıo al confrontar estos interrogantes reside en el hecho deque la formaci´on estelar violenta se detecta en estadios avanzados que no proveensuficientes pistas acerca de su origen, puesto que las indicaciones morfol´ogicasdel mecanismo de disparo son borroneadas en una escala de tiempo equivalentea unas pocas revoluciones del n´ucleo gal´actico.En el caso de NGC 253, su cercan´ıa nos permite detectar un estallido deformaci´on estelar violenta en sus inicios, en una etapa en la que a´un es posibleestudiar en detalle las asimetr´ıas del potencial gravitatorio que han dado origen ala formaci´on estelar violenta, antes de que la misma evoluci´on del fen´omeno y laveloz din´amica del centro gal´actico las enmascaren (D´ıaz et al. 2010). A partir denuestros datos proponemos la existencia de un agujero negro supermasivo fueradel centro cinem´atico del disco nuclear rico en gas como origen de la perturbaci´ondin´amica que desencadena la formaci´on estelar violenta.Existen numerosos trabajos observacionales acerca de NGC 253. Por ejem-plo, el campo de velocidades del gas ionizado ha sido muestreado por Hlavacek-Larrondo et al. (2011) en gran escala (hasta un radio de 11 minutos de arco,equivalente a 8.5 kpc) con una resoluci´on de 55 segundos de arco. Sin embargono hay suficiente informaci´on acerca de la distribuci´on espacial de velocidadesdel gas ionizado y de la componente estelar en el cuerpo central de la galaxiaque permita ajustar un modelo detallado de masa. Es fundamental ligar nuestrosdatos cinem´aticos de la regi´on nuclear (que muestrean los 20 ′′ de arco centralesa una resoluci´on espacial de 0.2 ′′ ) con la distribuci´on global de masa. Por elloestamos muestreando el cuerpo principal de NGC 253 a trav´es de la t´ecnica deranura larga secuencial usando observaciones de CASLEO que permiten alcan-zar una resoluci´on espacial de 2 a 3” a lo largo de los 3 ′ centrales. Hemos medidoya la velocidad radial del gas ionizado de la regi´on intermedia de la galaxia (verCamperi et al. 2011), y pretendemos realizar m´as observaciones hasta completarun campo de velocidad radial completo que ligue la cinem´atica global con lacinem´atica circunnuclear y as´ı poder modelar en detalle la coevoluci´on din´ami-ca de la galaxia y el disco circunnuclear incluyendo el supuesto agujero negrodescentrado.
2. Distribuciones de velocidades radiales del gas ionizado en la regi´onintermedia y central de NGC 253
La noche del 5 de noviembre de 2009 se observ´o NGC 253 con el espectr´ogra-fo Phoenix del telescopio Gemini Sur de 8 m de Cerro Pach´on, Chile. Esteespectr´ografo echelle tiene una resoluci´on espectral de 50000 y un muestreo es-pacial de 0.085 ′′ . Se aplic´o la t´ecnica de ranura larga sobre la regi´on central deNGC 253 ( ≈ ′′ × ′′ ). El m´etodo observacional consisti´o en desplazar para-lelamente la ranura, cubriendo esta regi´on central, seg´un un ´angulo de posici´onAP = 61 ◦ (cercano al eje mayor de la galaxia-AP = 50 ◦ ). Una de estas posicionesde la ranura, que cruza por sobre dos zonas muy brillantes del disco nuclearfue elegida para obtener una curva de velocidades radiales helioc´entricas corres-pondiente a AP = 61 ◦ , ajustando perfiles gaussianos a la l´ınea de emisi´on Br γ (Figura 1).En octubre de 2009 se realizaron observaciones espectrosc´opicas con el es-pectr´ografo REOSC del telescopio de 2.15 m del CASLEO. Se emple´o el modo uevos resultados sobre la cinem´atica global y nuclear de NGC 253 Figura 1. Izquierda: Imagen Phoenix (banda K) del campo estudiado enla regi´on central de NGC 253 ( ≈ ′′ × ′′ -N arriba; E a la izquierda). De-recha: distribuci´on de velocidades radiales helioc´entricas de NGC 253 paraAP = 61 ◦ conseguida con el espectr´ografo Phoenix del telescopio Gemini Sur.Las extracciones fueron espaciadas cada 0.25 ′′ e integran espacialmente 0.42 ′′ . de ranura larga (sin decker) y una red de difracci´on de 1200 l/mm. Se obtuvie-ron velocidades radiales helioc´entricas para diversos ´angulos de posici´on en lagalaxia NGC 253 ajustando perfiles gaussianos a la l´ınea de emisi´on H α . Seg´unGaspar et al. (2013, este mismo n´umero del Bolet´ın), con la ranura de 4 pixeles(en la zona espectral de 22000 ˚A, Phoenix) las velocidades de l´ıneas de cielocon S/N ∼ ∼ ◦ , AP = 27 ◦ , AP = 65 ◦ y AP = 160 ◦ . Seadicionan as´ı cuatro nuevos AP a los cuatro previamente presentados en Cam-peri et al. (2011), con lo que ya se dispone de una considerable cobertura propiadel campo de velocidades de NGC 253. Esto nos permitir´a separar con precisi´onlos flujos radiales de gas con respecto al movimiento circular. En dos de los APpresentados aqu´ı se revela la presencia de una componente de flujo saliente enla emisi´on de H α , principalmente en direcci´on sureste, aunque m´as extendidaradialmente que lo reportado previamente por Westmoquette et al. (2011).
3. Comentarios
Los datos de la regi´on central de NGC 253 permitir´an constre˜nir el caso de unagujero negro supermasivo dentro de un disco de formaci´on estelar circunnuclearcon un detalle espectrosc´opico sin precedente. El an´alisis preliminar de los datosmuestra que no hay evidencia de una fuente compacta asociada al centro del dis-co circunnuclear. El ´angulo de posici´on ya reducido AP = 61 ◦ , correspondiente alas observaciones de Phoenix, cruza el objeto m´as brillante a unos 4 ′′ al SW delcentro de simetr´ıa global. El objeto m´as compacto que se puede ajustar al gra-diente de velocidades observado est´a en el rango de 0.8 x 10 M ⊙ a 1.2 x 10 M ⊙ ,el cual es consistente con el ancho de la componente cinem´atica de la componen-te m´as ancha en la l´ınea de emisi´on ( ∼
300 km/s) si se asume que corresponde
J. Camperi et al.
Figura 2. Distribuciones de velocidades radiales helioc´entricas para nuevos´angulos de posici´on de la galaxia NGC 253. En las figuras, los c´ırculos corres-ponden a la componente m´as intensa de H α (cuando hay desdoblamiento) ylos tri´angulos a las m´as d´ebiles. Adicionalmente, se muestran los perfiles delcontinuo (l´ınea de trazos) y de H α con el continuo sustra´ıdo (l´ınea de puntos).Las escalas de estos perfiles son arbitrarias. a la rotaci´on dentro del elemento de resoluci´on espacial (6 pc). El objeto m´asmasivo, posiblemente un agujero negro supermasivo, estar´ıa entonces fuera delcentro de la galaxia y ubicado en el sector de mayor formaci´on estelar del discocentral. Referencias
Camperi, J. A., Gunthardt, G. I., D´ıaz, R. J., A¨guero, M. P., Gimeno, G. & Pessev, P.2011, BAAA, 54, 377D´ıaz, R. J., Mast, D., Gimeno, G., Dottori, H., Rodrigues, I., Aguero, M. P., Pessev, P.2010,
Light Cores behind Dark Masks uevos resultados sobre la cinem´atica global y nuclear de NGC 2535