[論文レビュー] The AMIGA sample of isolated galaxies: VIII. The rate of asymmetric HI profiles in spiral galaxies

D. Espada, L. Verdes‐Montenegro+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 44被引用数 29

ひとこと要約

本研究では、AMIGAサンプルに属する166個の孤立スパイラル銀河のH Iグローバル速度プロファイルを分析し、内在的H Iプロファイル非対称性の度合いを定量化した。非対称性分布は狭く（σ = 0.13）、3σを超える非対称性を示す銀河はわずか2%にとどまる。結果は、孤立系における内在的非対称性のベースラインを確立し、特に潮汐相互作用を含む環境的要因が、フィールド銀河で観測される高い非対称性率（10–20%）を引き起こしていることを示している。一方、スパイラル腕の強さとFIR光度は、それぞれ逆相関および正相関を示す。

ABSTRACT

(abridged) Measures of the HI properties of a galaxy are among the most sensitive interaction diagnostic at our disposal. We report here on a study of HI profile asymmetries (e.g., lopsidedness) in a sample of some of the most isolated galaxies in the local Universe. This presents us with an excellent opportunity to quantify the range of intrinsic HI asymmetries and provides us with a zero-point calibration for evaluating these measurements in less isolated samples. We characterize the HI profile asymmetries and search for correlations between HI asymmetry and their environments, as well as their optical and far infrared (FIR) properties. We use high signal-to-noise global HI profiles for galaxies in the AMIGA project (http://amiga.iaa.csic.es). We restrict our study to N=166 galaxies with accurate measures of the HI shape properties. We quantify asymmetries using a flux ratio parameter. The asymmetry parameter distribution of our isolated sample is well described by a Gaussian model. The width of the distribution is sigma=0.13, and could be even smaller (sigma=0.11) if instrumental errors are reduced. Only 2% of our carefully vetted isolated galaxies sample show an asymmetry in excess of 3sigma. By using this sample we minimize environmental effects as confirmed by the lack of correlation between HI asymmetry and tidal force (one-on-one interactions) and neighbor galaxy number density. On the other hand, field galaxy samples show wider distributions and deviate from a Gaussian curve. As a result we find higher asymmetry rates (~10-20%) in such samples. We find evidence that the spiral arm strength is inversely correlated with the HI asymmetry. We also find an excess of FIR luminous galaxies with larger HI asymmetries that may be spirals associated with hidden accretion events. Our sample presents the smallest fraction of asymmetric HI profiles compared with any other yet studied.

研究の動機と目的

• 環境的汚染を最小限に抑えて、孤立スパイラル銀河におけるH Iプロファイル非対称性の内在的発生率と振幅を定量化すること。
• H Iプロファイル非対称性が主に内部的プロセスに起因するのか、外部の環境的相互作用に起因するのかを特定すること。
• 孤立銀河におけるH I非対称性のベースラインを確立し、より孤立的でない、あるいは密度の高い環境における非対称性測定の補正に用いること。
• 銀河の光学的・FIR的および形態的性質とH I非対称性との相関関係を調査すること。
• 潮汐力および隣接銀河の密度が、孤立サンプルにおけるH I非対称性を引き起こす要因としてどの程度関与しているかを評価すること。

提案手法

• AMIGAプロジェクトの312個の孤立銀河から高SN比のグローバルH Iプロファイルを用い、H I形状の測定が正確に行えるように、N = 166の精錬されたサブサンプルを選定した。
• 赤方偏移側と青方偏移側のH Iプロファイルの輝度を比較するフラックス比パラメータ（A_flux_ratio）を用いて非対称性を定量化した。
• 非対称性分布を半ガウス分布モデルでフィットさせ、内在的非対称性レベルと内在的散乱（σ）を特徴づけた。
• 機器的および観測的誤差（例えば、ベースラインフィッティング、ポイントングオフセット）を評価し、これらの誤差を除いた場合、内在的σは0.11まで低下すると推定した。
• 孤立サンプルと以前に研究済みのフィールド銀河サンプルとの非対称性分布を比較し、環境的要因の影響を評価した。
• H I非対称性と光学的・FIR光度、形態的タイプ、バーバー強度、スパイラル腕強度、相互作用の兆候との相関関係をテストした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 環境的摂動が影響しない孤立スパイラル銀河におけるH Iプロファイル非対称性の内在的発生率は何か？
• RQ2 孤立銀河における非対称性分布は、フィールド銀河サンプルとどのように異なり、これは環境的寄与要因にどのような含意をもたらすか？
• RQ3 孤立銀河において、スパイラル腕の強さとH I非対称性には相関があるか？
• RQ4 孤立サンプル内のFIR光度が高い銀河は、H I非対称性が増幅しているか？これは、隠れた物質降着または相互作用イベントの兆候であるか？
• RQ5 孤立サンプルにおいて、潮汐力または隣接銀河の密度は、H I非対称性とどの程度相関しているか？

主な発見

• 孤立サンプルにおけるH Iプロファイル非対称性分布は、幅σ = 0.13の半ガウス分布モデルでよく説明され、内在的非対称性が低いことを示している。
• 精錬された孤立サンプルのうち、3σを超える非対称性を示す銀河はわずか2%にとどまり、真に孤立した系ではこうした高い非対称性がまれであることが示唆される。
• 機器的および観測的誤差を除いた場合、非対称性の内在的散乱は0.11程度に低下すると考えられ、環境的汚染が最小限であることが確認された。
• H I非対称性と潮汐力、または隣接銀河の数密度との間に有意な相関は認められず、サンプルの孤立性が裏付けられた。
• フィールド銀河サンプルでは、非対称性分布が広く、非ガウス的であることが判明し、相互作用を伴う系の汚染と高い非対称性率（10–20%）が示された。
• スパイラル腕が強い銀河はH I非対称性が低く、安定化効果があると考えられる。一方、FIR光度が高い銀河は非対称性が高めであり、隠れた物質降着イベントの兆候である可能性がある。