[논문 리뷰] Dynamics of blue compact galaxies, as revealed by their H-alpha velocity fields I. The data, velocity fields and rotation curves

Göran Östlin, P. Amram외 3명|arXiv (Cornell University)|1998. 12. 15.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 39

한 줄 요약

이 연구는 ESO 3.6m 망원경에서 고해상도 Fabry-Perot 간섭계를 사용하여 6개의 빛나는 파란 밀집은하(BCG)와 2개의 별 형성 성분에 대해 가장 광범위한 H𝛼 속도장과 회전곡선 분석을 수행한다. 결과는 BCG에서 복잡하고 교란된 속도장을 보이며 비원형 운동을 나타내지만, 성분은 규칙적인 회전을 보인다. 역학적 질량은 약 ~2×10⁸에서 ~10¹⁰ M⊙ 사이이며, 일부 시스템에서는 이온화 기체 질량이 총 질량의 최대 50%에 이르며, 이는 비회전적 지지와 역학적 복잡성을 시사한다.

ABSTRACT

Observations of six luminous blue compact galaxies (BCGs) and two star forming companion galaxies were carried out with the CIGALE scanning Fabry-Perot interferometer attached to the ESO 3.6m telescope on La Silla. The observations were made in the H-alpha emission line which is prominent in BCGs. A velocity sampling of 5 km/s and a pixel size of 0.9 arcseconds were used. In this paper we present the observations and the data together with the velocity fields and the derived rotation curves. In addition we provide rough estimates of the total dynamical mass and of the ionised gas mass for each galaxy. All galaxies display rotation, but while the companion galaxies have regular velocity fields, those of the BCGs are complex and appear perturbed. This is the most extensive study to date of the optical velocity fields of BCGs. The interpretation of these results will be presented in a forthcoming paper (Paper II).

연구 동기 및 목표

• 고스펙트럼 및 고공간 해상도를 이용해 빛나는 파란 밀집은하(BCG)의 세밀한 광학적 속도장을 매핑하기 위해.
• BCG와 성분은하의 회전곡선을 유도하고 역학적 및 이온화 기체 질량을 추정하기 위해.
• BCG의 운동학적 복잡성을 조사하고, 단순한 회전만이 그들의 역학을 지탱하는지 평가하기 위해.
• 일관된 비교를 위해 동일한 기구와 관측 세션에서 유일한 데이터 세트를 제공하기 위해.
• 논문 II에서 BCG 내 별폭발 활동의 역학적 촉진 메커니즘을 해석하는 기초를 마련하기 위해.

제안 방법

• 관측는 칠레 라 실리아에 위치한 ESO 3.6m 망원경의 CIGALE 스캐닝 Fabry-Perot 간섭계를 사용하여 수행되었다.
• H𝛼 방출선은 5 km/s의 속도 해상도와 1 픽셀당 0.91 arcsec의 공간 샘플링으로 관측되었다.
• 각 Fabry-Perot 간섭계에 대해 24회의 스캐닝 단계를 통해 속도장을 복원하였으며, 스펙트럼 해상도 R ≥ 9000 (34 km/s)를 달성하였다.
• 회전곡선은 원형 회전을 가정하고 속도장에 위치-속도 컷을 피팅하여 유도되었다.
• 역학적 질량은 원형 회전을 가정하여 회전곡선의 진폭으로 추정되었다.
• 이온화 기체 질량은 표준 재결합 이론을 사용하여 통합 H𝛼 광도에서 계산되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 파란 밀집은하는 규칙적인 회전을 보이나, 아니면 속도장이 비원형 운동에 의해 지배되는가?
• RQ2 BCG의 역학적 질량이 얼마나 회전에 의해 지지되는가? 이 추정치는 이온화 기체 질량과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 동일한 샘플 내에서 고립된 별 형성 성분은하의 운동학은 BCG와 어떻게 다른가?
• RQ4 BCG의 총 질량 중 이온화 기체가 차지하는 비율은 얼마이며, 이는 운동학적 복잡성과 상관관계가 있는가?
• RQ5 관측된 속도장은 단순한 디스크 모델로 설명될 수 있는가, 아니면 더 복잡한 천체역학적 구조가 필요한가?

주요 결과

• 모든 6개의 BCG는 복잡하고 교란된 속도장을 보이며, 뚜렷한 비원형 운동과 역학적 교란을 나타낸다.
• 성분은하 2개는 안정된 회전 디스크에 부합하는 규칙적이고 대칭적인 속도장을 보인다.
• BCG의 회전곡선은 종종 비정규적이거나 평탄한 꼭대기를 보이며, 단순한 원형 회전 모델이 부적절하다는 것을 시사한다.
• BCG의 역학적 질량 범위는 약 2×10⁸ M⊙에서 ~10¹⁰ M⊙이며, 가장 높은 값은 ESO 400-G43과 ESO 350-IG38에서 관측되었다.
• 이온화 기체 질량은 약 ~10⁷에서 ~10⁹ M⊙ 사이이며, ESO 350-IG38, ESO 338-IG04, ESO 400-G43에서는 이온화 기체 질량 대 역학적 질량 비율이 50%를 초과한다.
• 일부 은하(예: ESO 350-IG38)의 보조 성분은 별개의 운동학을 보이며, 수직 방향의 주축과 균일하지 않은 회전을 보이며, 동역학적으로 독립적임을 시사한다.