[論文レビュー] The head-tail structure of high-velocity clouds - A survey of the northern sky

C. Bruens, J. Kerp+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2000

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ライデン/ドゥインゲルーンH iサーベイを用いて北天の高圧力雲（HVCs）を分析し、周囲媒体との相互作用によって形成されたコメット型の形態を示す45個のヘッド・テイルHVCs（HT HVCs）を同定した。主な発見は、HT HVCsの割合とピーク全柱密度との間に線形相関が存在することであり、これは銀河ハローまたはスカイアス・ストリーム環境における継続的な剥がれを示唆している。

ABSTRACT

We present new observational results on high-velocity clouds (HVCs) based on an analysis of the Leiden/Dwingeloo HI survey. We cataloged all HVCs with NHI > 1 10^19 cm^-2 and found 252 clouds that form a representative flux limited sample. The detailed analysis of each individual HVC in this sample revealed a significant number of HVCs (nearly 20%) having simultaneously a velocity and a column density gradient. These HVCs have a cometary appearance in the position-velocity representation and are called henceforward head-tail HVCs (HT HVCs). The head is the region with the highest column density of the HVC, while the column density of the tail is in general much lower (by a factor of 2 - 4). The absolute majority of the cataloged HVCs belongs to the well known HVC complexes. With exception of the very faint HVC complex L, all HVC complexes contain HT HVCs. The HT HVCs were analyzed statistically with respect to their physical parameters like position, velocity (v_LSR,v_GSR), and column density. We found a linear correlation between the fraction of HVCs having a head-tail structure and the peak column density of the HVCs. While there is no correlation between the fraction of HT HVCs and v_LSR, we found a dependence of the fraction of HT HVCs and v_GSR. There is no significant correlation between the fraction of HT HVCs and the parameters galactic longitude and latitude. The HT HVCs may be interpreted as HVCs that are currently interacting with their ambient medium. In the context of this model the tails represent material that is stripped off from the HVC core. We discuss the implications of this model for galactic and extragalactic HVCs.

研究の動機と目的

• ライデン/ドゥインゲルーンH iサーベイを用いて、北天全域に広がる高圧力雲（HVCs）を系統的に同定・カタログ化すること。条件はN_Hi ≥ 1×10¹⁹ cm⁻² である。
• HVCsに見られるヘッド・テイル構造の存在を、周囲の星間媒体またはハロー媒体との相互作用の指標として調査すること。
• HT HVCsの出現確率と、速度、全柱密度、銀河座標などの物理的パラメータとの統計的相関を特定すること。
• HT HVCsが、ミルキーウェイハローおよび銀河間空間におけるHVCの起源と進化に与える意味を評価すること。
• 銀河ハローおよびスカイアス・ストリーム環境に存在するHT HVCsと、銀河外距離に位置すると考えられるHVCsとの比較を行うこと。

提案手法

• ライデン/ドゥインゲルーンH iサーベイを用いて、N_Hi ≥ 1×10¹⁹ cm⁻² かつ視直径 ≥1° のフラックス制限付きHVCサンプルを作成した。
• 252個のHVCsを個別に分析し、H i線幅プロファイルにおける速度勾配および非対称性を評価することで、位置-速度図におけるヘッド・テイル型の形態を同定した。
• ヘッド・テイルHVCs（HT HVCs）を、高い全柱密度コア（ヘッド）と、通常2〜4倍低い全柱密度のテイルを持つものとして定義した。
• ピーク全柱密度、LSRおよびGSRフレームにおける径方向速度、および銀経・銀緯に関するHT HVCsの割合を統計的に評価した。
• 既存のサンプル（例：Braun & Burton 1999）と比較することで、空間的および運動的分布の違いを評価した。
• HT HVCsが、周囲媒体内でのランプ圧力または流体力学的剥がれによって生じる物理的モデルを提案した。このモデルは、HVCの寿命およびイオン化状態に影響を与えるものである。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 北天のHVCsのうち、どの程度の割合がヘッド・テイル構造を示しており、その分布は天の上にどのように広がっているか？
• RQ2 ヘッド・テイル構造の出現確率とHVCsのピーク全柱密度との間に相関があるか？
• RQ3 銀河標準運動系（GSR）における径方向速度が、ヘッド・テイル型の形態の観測可能性に影響を与えるか？
• RQ4 ヘッド・テイルHVCsは、スカイアス・ストリームや銀河ハローHVCsなどの特定のHVCコンプレックスに特徴的に多く見られるか？
• RQ5 遠方のHVCsにヘッド・テイル構造が存在する場合、周囲媒体との相互作用によって説明可能か？また、これはその寿命にどのように影響するか？

主な発見

• N_Hi ≥ 1×10¹⁹ cm⁻² を満たすHVCsは合計252個カタログ化され、そのうち45個（約18％）が明確なヘッド・テイル構造を示した。
• HT HVCsの割合はピーク全柱密度とともに線形的に増加しており、これはより密度の高い雲ほどこのような特徴を示しやすいことを示している。
• HT HVCsの割合はGSRフレームにおける径方向速度に顕著な依存関係を示しており、より負の速度を持つ領域で頻度が高かった。
• HT HVCsの割合と銀経・銀緯、またはLSRフレームの径方向速度との間に有意な相関は認められなかった。
• HT HVCsは、スカイアス・ストリームや銀河ハローの主要コンプレックスを含め、ほぼすべての顕著なHVCコンプレックスに存在しており、異なる環境でも同様の物理的プロセスが作用している可能性を示唆している。
• Braun & Burton（1999）のサンプルに含まれる2つのHT HVCs（HVC271+29+181およびHVC30-51-119）は、おそらく銀河間距離に位置すると考えられ、ヘッド・テイル構造が低イオン化放射場においても長期間にわたり保持されうることを示唆しているが、そのような距離での形成メカニズムは依然として不明である。