[論文レビュー] The Ursa Major Cluster of Galaxies. IV ; HI synthesis observations

Marc Verheijen, R. Sancisi|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Jan 23, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 26被引用数 202

ひとこと要約

本論文は、ウエスターブルク合成電波望遠鏡を用いて、近くのウラス・マジョリス銀河団に属する43個の渦巻銀河について、包括的なHI合成画像化調査を実施し、回転曲線、位置-速度図、HI速度場を含む詳細な運動学的データを提供している。主な貢献は、明確に定義された体積制限付きサンプルを提供し、Tully-Fisher関係およびダークマターホールの性質に関する堅牢な統計的分析を可能にしたことである。ライン幅に乱流運動と傾き補正を慎重に適用することで、動力学的速度と一致するようにしている。

ABSTRACT

In this data paper we present the results of an extensive 21cm-line synthesis imaging survey of 43 spiral galaxies in the nearby Ursa Major cluster using the Westerbork Synthesis Radio Telescope. Detailed kinematic information in the form of position-velocity diagrams and rotation curves is presented in an atlas together with HI channel maps, 21cm continuum maps, global HI profiles, radial HI surface density profiles, integrated HI column density maps, and HI velocity fields. The relation between the corrected global HI linewidth and the rotational velocities Vmax and Vflat as derived from the rotation curves is investigated. Inclination angles obtained from the optical axis ratios are compared to those derived from the inclined HI disks and the HI velocity fields. The galaxies were not selected on the basis of their HI content but solely on the basis of their cluster membership and inclination which should be suitable for a kinematic analysis. The observed galaxies provide a well-defined, volume limited and equidistant sample, useful to investigate in detail the statistical properties of the Tully-Fisher relation and the dark matter halos around them.

研究の動機と目的

• ウラス・マジョリス銀河団内の渦巻銀河の完全で等距離のサンプルに対して、高精度な21 cm HI線合成データを取得すること。
• Tully-Fisher関係の統計的分析に使用するため、正確な回転曲線と補正済みライン幅を導出すること。
• 観測されたHIライン幅と動力学的速度（VmaxおよびVflat）との関係を調査し、乱流運動および傾き効果を補正すること。
• 光学的、HI由来、速度場に基づく傾き角度を比較し、一貫性と系統的バイアスの有無を評価すること。
• 今後の銀河動力学およびダークマターホール研究のため、公開可能なHIマップ、速度場、運動学的プロファイルのアトラスを提供すること。

提案手法

• ウラス・マジョリス銀河団の43個の渦巻銀河に対して、ウエスターブルク合成電波望遠鏡（WSRT）を用いて21 cm線合成画像化を実施した。
• チャネルマップ、コンtinuumマップ、全HIプロファイル、径方向表面密度プロファイル、統合HI密度マップを含む詳細なHIデータ製品を生成した。
• 位置-速度図から回転曲線を導出し、乱流運動とディスクの傾きを考慮したモデルを用いてライン幅を補正した。
• 光学的軸比、HI表面密度マップ、HI速度場の運動学的性質を用いて傾きを計算し、相互比較を行った。
• ほぼすべての銀河で利用可能な高分解能光学長スリット分光法を用い、内側領域におけるHI回転曲線を補完した。
• HIライン幅にVmaxおよびVflatと一致するように補正を適用し、銀河回転の動力学的モデルと整合性を保った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 補正済みのHIライン幅は、回転曲線から導かれた真の動力学的速度VmaxおよびVflatとどのように関係しているか？
• RQ2 光学的軸比から導かれた傾き角度は、HI速度場および表面密度マップから導かれたものとどの程度一致するか？
• RQ3 クラスタ内の渦巻銀河のHIディスクに、運動学的非対称性、ねじれ、非対称性（lopsidedness）がどの程度発生しているか、その性質は何か？
• RQ4 この体積制限付きサンプルのHI性質は、場の銀河と比較して、分布、運動学、構造的特徴の面でどの程度異なるか？
• RQ5 HI回転曲線は、ダークマターホールのパラメータおよび質量光度比を信頼できてどの程度制約できるか？

主な発見

• 43個の銀河からなるサンプルは、明確に定義された体積制限付きで等距離のサンプルであり、Tully-Fisher関係の統計的分析に最適である。
• 少なくとも13個の銀河（約30％）が明確なHIねじれを示しており、主に外側のHIディスクに見られる。一部の銀河はNGC 3718 や NGC 4013 に類似した特徴を示している。
• 43個中22個（半数以上）の銀河が、非対称なHI分布または運動学的非対称性を示しており、相互作用のないシステムでも非対称な回転曲線の上昇が観測されている。
• 4個の銀河が、HI形態および運動学的性質において潮汐相互作用の明確な兆候を示しており、NGC 3718 や NGC 4088 では追加の歪みも観測された。
• 光学的軸比、HI表面密度マップ、HI速度場から導かれた傾き角度は、良好な一致を示しており、多少の散らばりはあったが、導出された運動学的補正の信頼性を支持している。
• 乱流運動およびディスクの傾きを補正したHIライン幅は、VmaxおよびVflatと一貫した関係を示しており、Tully-Fisher関係の研究への適用が妥当であることが検証された。