Probing the Physics of Gas and Dust in the Disk of the Spiral Galaxy Ngc 3938

Abstract

Sarmal galaksiler içerdikleri yüksek miktardaki moleküler gaz bulutları ve dolayısıyla yüksek yıldız oluşum oranı nedeniyle yıldız ve galaksi evrimini değil ayrıca galaksilerin yapısını, kinematiğini ve evrimini anlamak için incelenen yegane galaksi türlerinden biridir. Bu tez çalışmasında NGC 3938 sarmal galaksisinin diski boyunca ve disk üzerinde seçilen 20 bölgede yıldızlararası gazın ve tozun fiziği araştırıldı. Bu tez kapsamında elde edilen literatür verileri karbonmonoksit (CO) geçişlerini [12CO(1-0, 2-1, 3-2) ve 13CO(1-0)], kızılöte (24 μm, 70 μm ve 160 μm) ve moröte (FUV) verilerini kapsamaktadır. Seçilen bölgelerde toplam CO akısı, moleküler gaz kütlesi (M_(H_2 )), gaz yüzey yoğunluğu (∑▒H_2 ) ve CO akı oranları [12CO(1-0)/13CO(1-0), 12CO(2-1)/12CO(1-0) ve 12CO(3-2)/12CO(1-0)] ile birlikte 24 μm, 70 μm 160 μm ve FUV akı yoğunlukları, yıldızlararası sönümleme ve son olarak galaksi merkezinde HCN/CO oranı hesaplandı. Çalışmamızın sonuçlarına göre CO gazı galaksi üzerinde düzenli bir dağılım göstermektedir. Galaksi merkezindeki yoğun gaz oranı diğer sarmal galaksilere kıyasla daha az olabilir. Galaksi merkezinden diskin eteklerine gidildikçe, düzensiz dağılım gösteren sıcaklık dışında, toplam CO akısı, sönümleme ve gazın seyrekliği ile birlikte kızılöte ve morötesi emisyonları azalmaktadır. Diğer kızılöte emisyonlarına ve morötesi emisyona kıyasla 24 μm emisyonu galaksi merkezinden olan uzaklıkla daha güçlü bir negatif korelasyon göstermektedir. Bu çalışma sonunda NGC 3938 galaksisindeki moleküler gaz kompleksleri mm, kızılöte ve morötesi verileri kullanılarak galaksi, bugüne kadar yapılmamış derecede detaylı bir şekilde, incelenmiştir. Bu çalışma ayrıca gelecekteki yüksek çözünürlüklü çalışmalara ışık tutacaktır. Anahtar kelimeler: Galaksiler, Molekül bulutları, Sarmal galaksi, Yıldız oluşumu, Yıldızlararası toz

Given the ubiquitous amount of molecular gas they have and thus the high rate of star formation activity, the spiral galaxies are one of the only galaxy types studied to understand the evolution of stars and galaxies, and also the structure and kinematics of galaxies. In this thesis, the physics of the interstellar gas and dust were investigated through the whole disk of the spiral galaxy NGC 3938, and, additionally, in selected 20 positions over the disk. The literature data obtained within the scope of this thesis includes carbon monoxide (CO) transitions [12CO(1-0, 2-1, 3-2) and 13CO(1-0)], infrared (24 μm, 70 μm ve 160 μm) and ultraviolet (FUV) data. Total CO flux, molecular gas mass (M_(H_2 )), gas surface density (∑▒H_2 ), CO flux ratios [12CO(1-0)/13CO(1-0), 12CO(2-1)/12CO(1-0) and 12CO(3-2)/12CO(1-0)], infrared and FUV flux densities, the interstellar extinction values, and finally the ratio of HCN/12CO(1-0) at the center of the galaxy were calculated. Our results indicate that CO gas shows a regular distribution over the galaxy. The dense gas fraction in the center of the galaxy could be less than in other spiral galaxies. As one moves from the center of the galaxy to the outskirts of the disk, except for the unevenly distributed average temperature, the infrared and ultraviolet emissions decrease, along with the total CO flux, the extinction, and sparseness of the gas. Compared to other infrared and ultraviolet emissions, the 24 μm emission has a stronger negative correlation with distance from the galaxy centre. In this study, the molecular gas complexes in the NGC 3938 were examined in greater detail than ever before using the data in mm, infrared and ultraviolet wavelength regimes. This study also sheds light on high-resolution studies in the future. Keywords: Galaxies, Interstellar dust, Molecular clouds, Spiral galaxy, Star formation