[論文レビュー] The Lyman alpha reference sample VII. Spatially resolved H alpha kinematics

E. C. Herenz, Pieter Gruyters+20 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2016

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 24

ひとこと要約

本研究では、ポツダム・マルチ・アパーチャー分光計（PMAS）を用いて、赤方偏移 z ~ 0.1 のリーマン・アルファ・リファレンス・サンプルに属する14個の銀河について、積分場分光法を用いた空間分解Hα運動学を提示する。分散支配系（vshear/σ₀ < 1）は、より高いリーマン・アルファ等価幅および透過率を示しており、これは星間媒体内の乱流がリーマン・アルファ放射の透過を促進することを示唆している。運動学的統計量は、星形成銀河におけるリーマン・アルファ放射輸送条件の主要な指標である。

ABSTRACT

We present integral field spectroscopic observations with the Potsdam Multi-Aperture Spectrophotometer of all 14 galaxies in the z similar to 0.1 Lyman Alpha Reference Sample (LARS). We produce 2D line-of-sight velocity maps and velocity dispersion maps from the Balmer alpha (H alpha) emission in our data cubes. These maps trace the spectral and spatial properties of the LARS galaxies' intrinsic Ly alpha radiation field. We show our kinematic maps that are spatially registered onto the Hubble Space Telescope H alpha and Lyman alpha (Ly alpha) images. We can conjecture a causal connection between spatially resolved H alpha kinematics and Ly alpha photometry for individual galaxies, however, no general trend can be established for the whole sample. Furthermore, we compute the intrinsic velocity dispersion sigma(0), the shearing velocity v(shear), and the v(shear)/sigma(0) ratio from our kinematic maps. In general LARS galaxies are characterised by high intrinsic velocity dispersions (54 km s(-1) median) and low shearing velocities (65 km s(-1) median). The v(shear/sigma 0) values range from 0.5 to 3.2 with an average of 1.5. It is noteworthy that five galaxies of the sample are dispersion-dominated systems with v(shear)/sigma(0) &lt; 1, and are thus kinematically similar to turbulent star-forming galaxies seen at high redshift. When linking our kinematical statistics to the global LARS Ly alpha properties, we find that dispersion-dominated systems show higher Ly alpha equivalent widths and higher Ly alpha escape fractions than systems with v(shear)/sigma(0) &gt; 1. Our result indicates that turbulence in actively star-forming systems is causally connected to interstellar medium conditions that favour an escape of Ly alpha radiation.

研究の動機と目的

• 局所の星爆発銀河におけるHα線の空間分解運動学を調査し、それらの固有のリーマン・アルファ放射場を理解すること。
• 全LARSサンプルにわたるHα運動学とリーマン・アルファ写真測光の間に相関が存在するかを特定すること。
• 全般的な運動学的統計量（σ₀、vshear、vshear/σ₀）を定量的に評価し、それらをリーマン・アルファの性質と関連づけて、放射輸送における役割を評価すること。
• 乱流およびせん断が高赤方偏移類縁におけるリーマン・アルファの透過率および等価幅に与える影響を評価すること。

提案手法

• リーマン・アルファ・リファレンス・サンプル（LARS）に属する全14個の銀河について、ポツダム・マルチ・アパーチャー分光計（PMAS）を用いて積分場分光法（IFS）データを取得した。
• 空間分解Hα線幅関数から、ライン・オブ－サイト速度（vLOS）および固有速度分散（σ₀）の2次元マップを作成した。
• 空間画素（スパテル）ごとにHα線幅関数をガウス関数フィッティングでモデル化し、S/N比を向上させるためにボロノイ・ビニングを用いた。
• 非パrametricな全般的な運動学的統計量を計算した：固有速度分散（σ₀）、せん断速度（vshear）、および比 vshear/σ₀。
• ハッブル宇宙望遠鏡（HST）のHαおよびリーマン・アルファ画像と空間的に一致させた運動学的マップを用いて、直接的な形態的比較を実施した。
• 運動学的統計量と全般的なリーマン・アルファの性質（等価幅および透過率）を相関させ、リーマン・アルファ放射輸送の物理的駆動要因を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 全LARSサンプルにわたる空間分解Hα運動学とリーマン・アルファ写真測光の間に一般的な相関が存在するか？
• RQ2 LARS銀河全体にわたり、全般的な運動学的統計量（σ₀、vshear、vshear/σ₀）はどのように変動し、それらが内部力学に何を明らかにするか？
• RQ3 運動学的支配（分散対せん断）とリーマン・アルファ透過特性（等価幅および透過率）の関係は何か？
• RQ4 星間媒体内の乱流が、星形成銀河における観測されたリーマン・アルファ放射場に及ぼす影響はどの程度か？

主な発見

• LARSサンプルの5個の銀河は分散支配的であり、vshear/σ₀ < 1 である。これは、高赤方偏移における乱流的星形成銀河と類似した運動学的性質を示している。
• サンプル全体の中央値としての固有速度分散（σ₀）は54 km s⁻¹、中央値としてのせん断速度（vshear）は65 km s⁻¹であった。
• 平均的な vshear/σ₀ 比は1.5であり、サンプル全体で0.5から3.2の範囲に分布していた。
• 分散支配系（vshear/σ₀ < 1）は、せん断支配系よりも顕著に高いリーマン・アルファ等価幅および高い透過率を示した。
• Hα運動学的マップは、複雑な速度勾配と高い分散を示しており、特に相互作用系のLARS 13では、複数の運動学的成分が解像された。
• LARS 14では、流れ出しを示唆する広いHαウェーブフォームが観測され、これはグリーンピーチ銀河およびリーマン連続体漏れ銀河としての分類と整合的であり、vshear/σ₀ = 0.6 ± 0.1 であった。