[論文レビュー] Study of galaxies in the Lynx-Cancer void. VI. HI-observations with the Nancay Radio Telescope

S. A. Pustilnik, Jean‐Michel Martin|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Aug 29, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、ナンカイ電波望遠鏡を用いてリンクス＝ケイナーズ空洞内の45個の銀河について新しいHI観測を行い、空洞銀河のサンプルを103個に大幅に拡大した。その結果、周囲の高密度なローカルボリューム環境に位置する類似銀河と比較して、空洞銀河は系としてガスに富んでおり、平均して青光度あたり39%多くHI質量を有していることが判明した。これは、外部からの摂動が少なく、金属量も低い低密度領域では進化が遅いという強力な証拠である。

ABSTRACT

Context. Void population consists mainly of late-type and low surface brightness (LSB) dwarf galaxies whose atomic hydrogen is the main component of their baryonic matter. Therefore, observations of void galaxy HI are mandatory in order to understand their evolution and dynamics. Aims. Our aim was to obtain integrated HI parameters for a fainter part of the nearby Lynx-Cancer void galaxy sample (total of 45 objects) with the Nancay Radio Telescope (NRT) and to conduct the comparative analysis of all the 103 void galaxies with known HI data with a sample of similar galaxies residing in denser environments of the Local Volume. Methods. For HI observations we used the NRT with its sensitive antenna/receiver system FORT and standard processing. The comparison of the void and control samples on the parameter M(HI)/L_B is conducted with the non-parametric method `The 2x2 Contingency Table test'. Results. We obtained new HI data for about 40% of the Lynx-Cancer galaxy sample. Along with data from the literature, we use these new data for further analysis of 103 void objects. The proxy of the evolutional parameter M(HI)/L_B of the void sample is compared with that of 82 galaxies of morphological types 8--10 residing in the Local Volume (LV) groups and aggregates. Conclusions. At the confidence level of P = 0.988, we conclude that for the same luminosity, these void galaxies are systematically gas-richer, on average by ~39%. This result is consistent with the authors' earlier conclusion on the smaller gas metallicities and evidence for the slower low-mass galaxy evolution in voids.

研究の動機と目的

• ナンカイ電波望遠鏡を用いて、リンクス＝ケイナーズ空洞内のより暗い銀河の統合HIパラメータを取得すること。
• 空洞銀河のガス含量を、高密度なローカルボリューム環境に位置する同様の低傾斜銀河と比較すること。
• 空洞環境が、金属量や形態に関する先行研究が示唆するように、低質量銀河の進化を遅らせるかどうかを検証すること。
• 空洞サンプルとコントロールサンプル間のHI質量対光度比（M(HI)/LB）の差の統計的有意性を評価すること。

提案手法

• HIライン観測は、ナンカイ電波望遠鏡（NRT）を用い、FORT受信システムと標準的なデータ処理パイプラインを用いて実施された。
• 2×2連関表検定を用いて、空洞サンプル（103個の銀河）と82個のローカルボリュームグループ銀河からなるコントロールサンプルとの間で、M(HI)/LB比の分布を比較した。
• 青光度（LB）とHI質量（M(HI)）は、それぞれ光学的光度測定と電波ラインデータから導出され、ガス割合の代理指標としてM(HI)/LBを計算した。
• 銀河サンプルは、形態的タイプ8～10（矮星および低表面輝度銀河）であり、20 Mpc以内の距離に限定され、暗い対象の完全性を確保した。
• ガス含量の分布の差を評価するために、非パラメトリック検定を用いて統計的有意性を評価した。
• 両サンプル全体を通じて、ガス豊富さが光度にどのように依存するかを定量化するために、log(M(HI)/LB) 対 log(LB) 関係に線形回帰を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リンクス＝ケイナーズ空洞内の銀河と、高密度なローカルボリューム環境に位置する銀河との間で、HI質量対青光度比（M(HI)/LB）に統計的に有意な差があるか？
• RQ2 空洞銀河は、高密度地域の類似銀河と比較して、系としてガス割合が高くなる傾向を示すか。これは、遅い進化時間スケールを示唆するか？
• RQ3 空洞銀河とコントロールサンプルとの間で、M(HI)/LB比が光度にどのように変化するか。この傾向は、既知のダウンサイズ現象と整合的か？
• RQ4 観測されたガス豊富さと低金属量は、外部からの摂動が少なく、進化が遅れるという仮説をどの程度支持するか？

主な発見

• 空洞銀河サンプルは、統計的に有意なガス豊富さの過剰を示し、信頼水準P = 0.988で、ローカルボリュームグループ銀河と比較して平均して39%高いM(HI)/LB比を示した。
• バビュ・クラスタ領域外のローカルボリュームグループ銀河と比較した場合、ガス含量の差はP = 0.9956で依然として有意であった。
• 空洞銀河のM(HI)/LB ∝ LB^k 関係の勾配は–0.129 ± 0.054、ローカルボリューム銀河では–0.208 ± 0.051であり、両者の間で有意な差は認められず、共通の下位傾向があると示唆された。
• 光度範囲約3マグニチュードにわたって、中央値M(HI)/LB比は約4倍の変動を示しており、空洞サンプル内でもガス含量に強い散らばりがあることが示された。
• 観測されたガス豊富さは、先行研究で示された空洞銀河における低ガス相酸素分圧（O/H）と整合的であり、環境による抑制が少なく、進化が遅いという仮説を強化した。
• M(HI)/LBの広い分布（約0.05から約28まで）は、内部フィードバックや降着メカニズムなどの複数の競合的プロセスが、空洞銀河のHI含量に影響を与えていることを示している。