Gaz moléculaire dans les galaxies spirales

Molecular gas in spiral galaxies

• Auteur / Autrice : Jonathan Braine
• Direction : Françoise Combes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Monoxyde de carbone

Groupe local (astronomie)

Galaxies spirales

Mots clés libres

Gaz interstellaire

Nk

Résumé

Ce manuscrit présente et discute les résultats d'une étude de galaxies spirales proches (7 a 24 Mpc; H₀ = 75km/s/Mpc) sélectionnées sur leur émission en bande bleue. Nous les avons observées dans les raies de ¹²CO(1-0) et ¹²CO(2-1) afin de mieux connaitre les conditions physiques du gaz moléculaire dans le ∼ kiloparsec (kpc) central des galaxies spirales. Ce travail représente la première observation systématique de galaxies dans la raie de ¹²CO(2-1) mais se distingue également par la haute résolution angulaire des données. Le gaz moléculaire apparait optiquement épais en ¹²CO et le rapport moyen d'intensité des raies, CO(2-1)/CO(1-0)=0. 9, montre que les températures d'excitation dans les deux transitions observées sont a peu prés égales. Nous en déduisons une densité du gaz moléculaire ∼10⁴ mol cm⁻³ ou davantage car a des densités moindres l'excitation serait sous-thermique. Les points observes sur le grand ou petit axe ont montre qu'a haute résolution angulaire il n'existe aucune distribution radiale standard et qu'une fraction élevée de galaxies spirales (∼ 1/3) comportent des maxima de gaz moléculaire en dehors du noyau, vraisemblablement des anneaux. La comparaison des systèmes perturbes avec les autres révèle que la quantité de gaz neutre ainsi que son degré de concentration sont sensiblement plus élèves dans les galaxies perturbées. Nous suggérons que les galaxies spirales possèdent du gaz ionise dans le disque au-delà du gaz neutre. Lors d'une rencontre, ce gaz diffus est projeté vers les régions intérieures ou il refroidit et se recombine d'ou l'augmentation de masse de gaz neutre observée.

In this thesis I present a study of nearby spiral galaxies (7 to 24 Mpc; H₀ = 75km/s/Mpc) selected on the basis of their blue magnitude. We have observed them in the J = 1--＞0 and J = 2--＞1 rotational transitions of the ¹²CO molecule in order to investigate the physical conditions of the molecular gas in the central ∼ kiloparsec of spiral galaxies. This is the first survey of ¹²CO(2-1) emission and the highest resolution study of ¹²CO(1-0) emission in galaxies. The molecular gas in the galactic centers appears optically thick in the lines observed and the average line ratio CO(2-1)/CO(1-0)=0. 9. This implies that the excitation temperatures are similar in both transitions. In order for this to be true, the emitting gas must be quite dense, probably about ∼10⁴ mol cm⁻³ or more. If the gas were significantly less dense then the higher transition would be less efficiently excited. Points along the major and/or minor axes were observed as well and show that at high angular resolution there is no standard radial distribution and that off-center maxima are quite frequent (∼ 1/3 of the galaxies). These peaks likely correspond to molecular rings. Comparing the optically perturbed systems to the non-interacting galaxies, we find that the neutral gas is both more abundant and more centrally concentrated in the disturbed galaxies. We suggest that spiral galaxies contain ionized gas in rotation beyond the optical and neutral gas disks. During a gravitational encounter, this diffuse gas is projected inwards where it cools and recombines. We believe that this is the source of the extra neutral gas.