HIX 은하 탐사 IV: 중성수소 과잉 은하의 분자가스가 말해주는 것
중성 원자수소(HI)가 극단적으로 많은 'HI-eXtreme(HIX)' 은하는 역설적으로 정상 또는 낮은 별 형성률을 보이는데, 연구진은 그 원인을 찾기 위해 ESO208-G026, ESO378-G003, ESO381-G005, ESO417-G018, ESO055-G013 등 5개 HIX 은하를 ALMA로 CO(1-0) 관측했다. 이들은 거대하고 넓게 퍼진 HI 원반을 가진 반면 분자가스 원반은 조밀하며, 항성질량 대비 H₂ 질량은 정상 수준이었고 3DBarolo 동역학 모델링 결과 HI와 분자가스의 운동학은 서로 일치했으며 두 가스상 모두 높은 속도분산을 보여 일반적인 만기형 은하보다 난류가 강한 것으로 나타났다. 계의 각운동량 대부분이 HI 원반에 저장되어 있어 은하 전체가 중력붕괴에 대해 안정적이며, 이 안정성이 원자가스에서 분자가스로의 전환을 억제한다는 점이 극히 긴 HI 소진 시간과 전형적인 H₂ 소진 시간의 대비로 뒷받침됐다. 연구진은 이러한 높은 각운동량과 HI 과잉이 과거의 가스 유입이나 최근의 조석 상호작용에서 비롯됐을 가능성이 크며, 확장된 HI 구조와 양의 조석지수를 보이는 ESO378-G003, ESO381-G005에서 특히 뚜렷하다고 설명했다.
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광도 약 100 L☉, 질량 약 3.0 M☉의 밝은 허빅별 HD 179218 주위 원반은 CO 스노라인이 원반 외곽보다 바깥에 있어 CO가 전역에서 기체 상태로 남아 있는 드문 검증 사례다. 연구진은 ALMA와 NOEMA로 ¹³CO·C¹⁸O·C¹⁷O의 J=2-1, 1-0 총 6개 선을 관측하고, 열화학 코드 DALI로 모델링해 가스 원반 특성 반경 약 90au와 가스 질량 약 8×10⁻³ M☉을 얻었으며, 분광에너지분포 적합으로 먼지 질량 약 3×10⁻⁵ M☉을 구했다. 이에 따른 가스-먼지 비는 약 270으로 통상적인 성간 값 약 100보다 높은데, 모델의 열 구조상 CO 동결은 일어나지 않으므로 이는 CO 고갈의 인공적 결과가 아니라 밀리미터 크기 먼지의 상당한 내향 이동(radial drift)과 일치한다고 설명했다. 또한 50au 내부에 밀리미터 먼지 원반을 감싸는 가스 공동이 발견됐는데, 이는 전형적인 전이 원반과 반대되는 구조로 자갈이 안쪽으로 이동한 뒤 내부 가스가 광증발로 제거된 결과로 해석됐다.
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