[논문 리뷰] Ionized gas kinematics of galaxies in the CALIFA survey I: Velocity fields, kinematic parameters of the dominant component, and presence of kinematically distinct gaseous systems

B. García‐Lorenzo, I. Márquez외 30명|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|2014. 08. 25.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 74인용 수 29

한 줄 요약

이 연구는 적층장역광학 스펙트로스코피를 이용해 CALIFA 설문조사의 177개 은하에서 이온화된 기체 운동학의 첫 체계적 분석을 제시한다. 복사속도를 방출선에 대한 상관관계 분석을 통해 측정함으로써 광학-운동학적 불일치(35%), 그리고 69%의 은하에서 운동학적으로 다른 기체 성분을 규명하여 단순한 회전을 넘는 복잡한 역학을 드러낸다.

ABSTRACT

This work provides an overall characterization of the kinematic behavior of the ionized gas of the galaxies included in the Calar Alto Legacy Integral field Area (CALIFA), offering kinematic clues to potential users of this survey for including kinematical criteria for specific studies. From the first 200 galaxies observed by CALIFA, we present the 2D kinematic view of the 177 galaxies satisfying a gas detection threshold. After removing the stellar contribution, we used the cross-correlation technique to obtain the radial velocity of the dominant gaseous component. The main kinematic parameters were directly derived from the radial velocities with no assumptions on the internal motions. Evidence of the presence of several gaseous components with different kinematics were detected by using [OIII] profiles. Most objects in the sample show regular velocity fields, although the ionized-gas kinematics are rarely consistent with simple coplanar circular motions. 35% of the objects present evidence of a displacement between the photometric and kinematic centers larger than the original spaxel radii. Only 17% of the objects in the sample exhibit kinematic lopsidedness when comparing receding and approaching sides of the velocity fields, but most of them are interacting galaxies exhibiting nuclear activity. Early-type galaxies in the sample present clear photometric-kinematic misaligments. There is evidence of asymmetries in the emission line profiles suggesting the presence of kinematically distinct gaseous components at different distances from the nucleus. This work constitutes the first determination of the ionized gas kinematics of the galaxies observed in the CALIFA survey. The derived velocity fields, the reported kinematic peculiarities and the identification of the presence of several gaseous components might be used as additional criteria for selecting galaxies for specific studies.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 스펙트로스코피를 이용해 CALIFA 설문조사의 은하에서 이온화된 기체의 2차원 운동학적 구조를 규명하기 위해.
• 단순한 원형 운동에서의 이탈을 식별하고, 광학 중심과 운동학 중심 간의 불일치와 같은 운동학적 왜곡을 정량화하기 위해.
• 비대칭 방출선 프로파일을 통해 운동학적으로 다른 기체 성분의 존재를 탐지하기 위해.
• 미래의 CALIFA 기반 연구를 위한 운동학 기준을 제공하여 역학적 기준에 따라 대상 선택이 가능하도록 하기 위해.

제안 방법

• 주로 [O ii] λλ3726,3729, [O iii] λλ4959,5007, Hα + [N ii] λλ6548,6584, 및 [S ii] λλ6716,6730와 같은 여러 방출선에 대해 상관관계 기법을 적용하여 주된 이온화 기체 성분의 복사속도를 측정하였다.
• 원형 운동을 가정하지 않고, 복사속도 맵에서 직접적으로 시스템적 속도, 속도 기울기, 위치각 등의 운동학적 매개변수를 계산하였다.
• [O iii] λλ4959,5007 방출선 프로파일의 비대칭성을 분석하여 다중 기체 성분을 식별하였다.
• 은하 이미지에서의 광학 중심 위치를 사용하여 운동학 중심과 비교하고 불일치를 탐지하였다.
• 속도장의 다가오는 측과 멀어지는 측을 비교하여 운동학적 비대칭성(lopsidedness)을 정량화하였다.
• 운동학적 위치각과 보조축 대비 주축 각도의 이탈을 평가하여 비원형 운동 및 바의 영향으로 인한 왜곡을 탐지하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CALIFA 은하의 이온화된 기체 속도장은 어느 정도 단순한 공면 원형 운동에서 이탈하는가?
• RQ2 CALIFA 은하에서 광학 중심과 운동학 중심이 얼마나 자주 다름을 보이며, 이러한 불일치를 일으키는 물리적 과정은 무엇인가?
• RQ3 어느 정도의 은하가 운동학적으로 다른 기체 성분을 보이며, 이는 어떤 운동학적 매개변수로 특징지어지는가?
• RQ4 운동학적 비대칭성과 비원형 운동은 은하 형상, 상호작용 상태 또는 핵 활동(AGN/LINER)과 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ5 다양한 방출선에서 유도된 시스템적 속도는互신호 간에 일치하는가, 그리고 외부 데이터베이스(NED 등)의 값과 일치하는가?

주요 결과

• 177개 은하의 35%에서 광학 중심과 운동학 중심 간의 이격이 스파이셀 크기 이상이었으며, 가장 큰 이격은 상호작용 시스템에서 관측되었다.
• 17%의 은하에서 운동학적 비대칭성이 나타났으며, 이 중 상당수는 AGN 또는 LINER 핵을 지닌 상호작용 시스템이었다.
• 40%의 은하에서 주 운동학적 위치각의 이탈이 15° 이상이었으며, 이는 순수한 회전에서의 강한 이탈을 시사한다.
• 주축 대비 보조축 간의 이격이 10° 초과인 경우는 주로 은하 내에 바가 존재할 경우에 관련되어 있었다.
• 표본의 69%인 117개 은하(177개 중)에서 비대칭 [O iii] 방출선 프로파일을 통해 운동학적으로 다른 기체 성분의 존재가 확인되었다.
• 다양한 방출선에서 유도된 시스템적 속도는 양호한 일치를 보였으며, 오차 범위 내에서 NED 데이터베이스의 값과 일치하였다.