[論文レビュー] The WSRT wide-field HI survey: I. The background galaxy sample

Róbert Braun, David A. Thilker+1 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 22被引用数 17

ひとこと要約

本論文は、北天の外部銀河からの中性水素放射を検出するため、ウェスターブルク合成電波望遠鏡（WSRT）を用いた最初の広視野H iサーベイを提示する。1800 deg²の領域で18 mJy/beamの感度を達成し、ローカルグループLSR速度が正の155個の外部銀河を特定。そのうち23個はH iで初めて検出された。銀河密度の変動を補正した結果、H i質量関数がHIPASSと整合的になることが示された。

ABSTRACT

We have used the Westerbork array to carry out an unbiased wide-field survey for HI emission features, achieving an RMS sensitivity of about 18 mJy/Beam at a velocity resolution of 17 km/s over 1800 deg^2 and between -1000 < V_Hel

研究の動機と目的

• 北天における偏りのない広視野H iサーベイを実施し、外部銀河および高速雲からの放射を検出すること。
• 理論的予測であるM31近傍の明るさが弱くコンactな高速雲（CHVC）の集団が、向上した感度により検出可能かどうかを検証すること。
• 広大なサーベイ領域におけるH i質量関数（HIMF）を測定し、HIPASS や ADBS などの既存サーベイと比較すること。
• 大規模な銀河密度の変動がHIMFの正規化および形状に与える影響を評価すること。
• 光学的対応物や赤方偏移が不明なH i検出銀河を特定・特徴づけること。

提案手法

• WSRTを用いた広視野H iサーベイを実施。有効ビームのFWHMは49′で、18 mJy/beamの感度と17 km s⁻¹の速度分解能を達成。
• 1800 deg²の領域（M31中心）で自己相関および相互相関データを取得し、ダイナミックレンジと感度を向上。
• 8σ以上の有意性を満たすH iスペクトルからの源検出を実施。DSS画像と照合し、30′以内の候補を同定。
• 30′以内かつ400 km s⁻¹以内に同伴銀河が存在する場合は「混在」と分類。光学的およびH iの重心位置のずれを評価。
• サーベイ領域内の距離に応じた銀河数密度の変動を補正するため、離散的定式化を用いた密度補正を実施。
• 最大尤度推定法を用いてH i質量関数をフィットし、サーベイ幾何学的要因および密度効果を補正した後、HIPASSおよびADBSサーベイと比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 理論的モデルが予測するように、WSRTサーベイはM31近傍で明るさが弱いCHVCの集団を有意に検出できるか？
• RQ2 大規模な銀河密度の変動が、広域サーベイにおけるH i質量関数の正規化および形状にどの程度影響を及えるか？
• RQ3 大ビームサーベイ（本研究）と小ビームサーベイとの間で、H iフラックス測定に系統的な差異があるか。その原因は何か？
• RQ4 何個のH i検出銀河が新たに発見されたのか。そのうち何パーセントが近くの同伴銀河の影響を受けて混在とされたのか？
• RQ5 大ビームにおけるH iフラックスの過剰は、100 kpcスケールの拡散H iや質量が小さい未検出の伴銀河の存在とどのように関係しているか？

主な発見

• 正のLGSR速度を持つ155個の外部銀河が、8σ以上の有意性を満たすH iフラックスで検出された。そのうち23個はH iで初めて検出された。
• 1つを除き、全H i検出銀河がDSS画像の30′以内に妥当な光学的対応物を有していたが、いくつかは発表済みの赤方偏移がなく、かつ以前にカタログに載っていなかった。
• 30′以内かつ400 km s⁻¹以内に同伴銀河が存在するため「混在」と分類された検出は23%にのぼり、複雑な銀河群環境を示している。
• 一部の混在でない銀河では、光学的中心からH i重心までのずれが10 kpcを超えていた。これは潮汐的歪みや未検出のガス豊富な伴銀河の存在を示唆している。
• 距離およびガス質量の関数として、大ビームサーベイでは小ビームサーベイに比べH iフラックスが過剰に観測された。これは100 kpcスケールでの拡散H iまたは未検出の低質量伴銀河の集団の存在を示唆している可能性がある。
• 離散的密度補正を施した結果、H i質量関数のパラメータ（log(M∗) = 9.79 ± 0.06、Θ∗ = 86 ± 21 × 10⁻⁴ Mpc⁻³ dex⁻¹、α = -1.30 ± 0.08）は、HIPASS BGC結果と良好に一致し、銀河密度の変動に起因する以前の不一致が解消された。