[論文レビュー] A new HI catalog of Low Surface Brightness galaxies out to z=0.1 - Tripling the number of massive LSB galaxies Known

K. O’Neil, G. D. Bothun+2 more|ArXiv.org|Jun 23, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 60被引用数 31

ひとこと要約

本研究では、アレセイボおよびナンシー電波望遠鏡を用いて、116個の低表面ねらい度（LSB）銀河の新しいH Iカタログを提示している。そのうち70％（81個）でH Iを検出。質量が10^10 M☉以上の巨大LSB銀河の既知の数を3倍に増やし、38個のこのようなシステムを同定。これはかつて約18個しか知られていなかったが、それらがバリオン質量に顕著な貢献をしていること、またLSB銀河が低質量系であるという仮定に疑問を呈している。

ABSTRACT

Using both the Arecibo 305m and the Nancay decimetric 100-m class radio telescopes, we have observed the HI line of 116 Low Surface Brightness (LSB) galaxies from the Bothun et al. 1985 subset of LSB galaxies in the Uppsala General Catalog. The observations had a detection rate of 70%, resulting in the new determination of HI properties for 81 galaxies. Surprisingly, roughly half of the detected objects (38) have M_HI >= 10^10 M_sol, placing them into the category of massive LSB galaxies. As previously only ~18 of these `Malin 1 cousins' were known, our results have more than tripled the number of these fascinating and enigmatic systems known. Combining our results with previous studies done on the Bothun et al. catalog results in a well-defined catalog of HI properties of 526 LSB galaxies ranging in redshift space from 0 <= z <= 0.1. With this catalog in hand, we have been able to explore the parameter space occupied by LSB galaxies more completely than has been previously possible. In agreement with previous studies, our results show LSB galaxies with some of the most extreme properties of disk galaxies, including M_HI/L_B ratios often exceeding 10 M_sol/L_sol,B.

研究の動機と目的

• 赤方偏移z = 0.1までにまで、測定可能なH Iを有する低表面ねらい度（LSB）銀河の調査を拡充すること。
• ボタンら（1985）のカタログの明確に定義されたサブセットから、LSB銀河のH I特性を特定すること。
• 質量が10^10 M☉以上の巨大LSB銀河（M_HI ≥ 10^10 M☉）の出現頻度と質量分布を評価し、それらがかつては不足して数えられていたことの解明。
• バリオン質量関数の理解を向上させ、LSB銀河が宇宙のバリオン質量予算における役割を評価すること。
• 特に巨大LSB銀河が、観測バイアスのため、ブラインドH I調査において系統的に見逃されているという仮説を検証すること。

提案手法

• 305mのアレセイボ望遠鏡および100mのナンシー電波望遠鏡を用いて、深さのあるH I 21 cm線観測を実施。
• ウプサラ一般カタログのボタンら（1985）のサブセットから選ばれた116個のLSB銀河を標的とした。
• 標準的な電波干渉計および単独電波望遠鏡のH I線検出技術を適用し、H I線の全強度、系統的赤方偏移、線幅を測定。
• 標準的な式を用いてH I質量（M_HI）を計算：M_HI = 2.8 × 10^5 × D^2 × ∫S dv（DはMpc単位の距離、∫S dvはJy km/s単位の積分輝度）。
• LEDACおよびNEDの光学的赤方偏移および形態的データを用いて、源の識別を補完し、パラメータを精緻化。
• 過去の調査結果と統合し、赤方偏移0 ≤ z ≤ 0.1の526個のLSB銀河を含む包括的なH Iカタログを構築。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所宇宙（z ≤ 0.1）に存在する巨大LSB銀河（M_HI ≥ 10^10 M☉）はいくつ存在するか。これは過去の推定値と比べてどうか。
• RQ2 LSB銀河は、局所のH I質量関数および全バリオン質量密度にどの程度貢献しているか。
• RQ3 低表面ねらい度および高いM_HI/L_B比を持つことから、巨大LSB銀河はブラインドH I調査で系統的に見逃されているのか。
• RQ4 LSB銀河におけるH I質量および動力学的質量の分布は、高表面ねらい度（HSB）銀河と比べてどうか。
• RQ5 LSB銀河のH I特性は、現在の銀河形成・進化モデルを支持するか、あるいは挑戦するか。

主な発見

• 調査では70％のH I検出率を達成し、観測された116個のLSB銀河のうち81個でH I特性を同定した。
• 検出された銀河のうち38個（47％）がH I質量10^10 M☉以上であり、巨大LSB銀河に分類された。
• この結果により、かつての既知の巨大LSB銀河数（約18個）を3倍以上に増やした。
• 統合カタログには、赤方偏移z = 0.1までをカバーする526個のLSB銀河が含まれており、LSB銀河のパrameter空間のより包括的な探索が可能になった。
• 多くのLSB銀河が10 M☉/L☉,Bを超える極端なM_HI/L_B比を示しており、それらが最もH Iを豊富に含むディスク銀河の一つであることが確認された。
• 本研究により、巨大LSB銀河は希少ではなく、むしろH I調査における観測バイアスのため、かつては見逃されていたことが明らかになった。