[論文レビュー] The Kinematic and Spatial Deployment of Compact, Isolated High-Velocity Clouds

Róbert Braun, W. B. Burton|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、H i調査から66個のコンパクトで孤立した高速雲（CHVCs）を特定・分析し、それらが局所銀河団標準時空系フレーム内での約100 km s⁻¹の速度で局所銀河団に向かって落下していることと整合する、運動的および空間的整合性を示している。典型的な距離1 Mpcにおいて、それらは約15 kpcのサイズと約10⁷.⁵ M⊙のガス質量を有しており、星形成がほとんどない（準）矮星銀河である可能性が示唆され、初期銀河形成およびダークマターのダイナミクスに関する知見が得られる。

ABSTRACT

We have identified a class of high-velocity clouds which are compact and apparently isolated. The clouds are compact in that they have angular sizes less than 2 degrees FWHM. They are isolated in that they are separated from neighboring emission by expanses where no emission is seen to the detection limit of the available data. Candidates for inclusion in this class were extracted from the Leiden/Dwingeloo HI survey of Hartmann & Burton and from the Wakker & van Woerden catalogue of high-velocity clouds. The candidates were subject to independent confirmation using either the 25-meter telescope in Dwingeloo or the 140-foot telescope in Green Bank. We argue that the resulting list, even if incomplete, is sufficiently representative of the ensemble of compact, isolated HVCs - CHVCs - that the characteristics of their disposition on the sky, and of their kinematics, are revealing of some physical aspects of the class. The CHVCs are in fact distributed quite uniformly across the sky. A global search for the reference frame which minimizes the velocity dispersion of the ensemble returns the Local Group Standard of Rest with high confidence. The CHVCs are not stationary with respect to this reference frame but have a mean infall velocity of 100 km/s. These properties are strongly suggestive of a population which has as yet had little interaction with the more massive Local Group members. At a typical distance of about 1 Mpc these objects would have sizes of about 15 kpc and gas masses, M_HI, of a few times 10^7 M_Sun, corresponding to those of (sub-)dwarf galaxies. (abridged)

研究の動機と目的

• 主なHVC複合体とは空間的・運動的に明確に異なる、コンパクトで孤立した高速雲（CHVCs）のクラスを特定・特徴付けること。
• CHVCsが共通の起源と進化歴を持つ物理的に整合した集団を形成しているかどうかを特定すること。
• CHVCsの運動的および空間的分布が、局所銀河団の重力ポテンシャルおよび標準時空系とどのように関係しているかを評価すること。
• サイズ、質量、およびドレープ速度分散といったCHVCsの物理的性質を評価し、それらが潜在的（準）矮星銀河である可能性を推察すること。

提案手法

• ライデン/ドゥインゲルーフH i調査およびワッカーとヴァン・ウォーデンのHVCカタログからCHVC候補を選定し、周囲に発光がないこと、かつFWMH < 2°のコンパクトな特徴に焦点を当てる。
• H i放射および径方向速度の妥当性を検証するために、25メートルのドゥインゲルーフおよび140フィートのグリーン・バック電波望遠鏡を用いた独立した確認観測を実施。
• 天の川全域におけるCHVCsの空間的分布をマッピングし、局所銀河団標準時空系（LGSR）フレームにおける径方向速度分布を分析。
• LGSRフレームにおける集団の速度分散および平均径方向速度を計算し、動的整合性を評価。
• 典型的な距離1 Mpcを仮定して、物理的パラメータ（サイズおよびH i質量（M_HI））を推定。
• CHVCsの運動的および空間的特性を局所銀河団銀河のそれらと比較し、動的関係性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コンパクトで孤立した高速雲（CHVCs）は、局所銀河団の重力ポテンシャル内での共通の動的起源に一致する運動的整合性を示すか？
• RQ2 CHVCsの典型的な距離、サイズ、およびH i質量は何か？ それらは（準）矮星銀河のそれらとどのように比較されるか？
• RQ3 CHVCsの速度分散は局所銀河団標準時空系フレームで最小化されるか？ これは一様な落下運動を示唆するか？
• RQ4 CHVCsは回転やダークマター支配といった内部運動の兆候を示すか？ これは、真の矮星銀河である可能性を示唆するか？
• RQ5 CHVCsは星形成がほとんどない、未変化の状態の系を表しており、初期銀河形成に関する知見を提供できるか？

主な発見

• CHVCs集団は、局所銀河団標準時空系（LGSR）フレームにおいて、速度分散76 km s⁻¹および平均径方向速度+22 km s⁻¹を示しており、一貫した運動的挙動を示している。
• CHVCsは、LGSRフレームにおいて平均して100 km s⁻¹の速度で局所銀河団に向かって落下しており、局所銀河団に重力的に束縛されており、主要メンバーとの相互作用はほとんど受けていないと考えられる。
• 典型的な距離1 Mpcにおいて、CHVCsは物理的サイズが約15 kpc、H i質量が約10⁷.⁵ M⊙であり、（準）矮星銀河の性質と整合的である。
• 23個の新規にカタログ化された源を含む66個のCHVCsのサンプルは、天の川全域に均等に分布しており、スモール・マゼラン・ストリームや主要HVC複合体とは強く関連していない。
• 全CHVCスキャンプルのH i総質量は数×10⁹ M⊙程度と推定され、これらの孤立系に広大なガス貯留が存在することを示している。
• 顕著な星の対応物がなく、星形成もほとんどないことから、CHVCsは未変化またはほとんど未変化の状態の物体である可能性が高く、初期銀河形成およびダークマターのダイナミクスを研究するのに理想的である。