[논문 리뷰] Lopsidedness in WHISP galaxies: I. Rotation curves and kinematic lopsidedness

J. van Eymeren, E. Jütte외 3명|NOT FOUND REPOSITORY (Indian Institute of Science Bangalore)|2011. 03. 25.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 21인용 수 28

한 줄 요약

이 연구는 WHISP 은하 70개의 H i 회전곡선을 기반으로 한 기울어진 고리 모델링을 통해 운동학적 비대칭성을 분석하여, 전체적으로 36%가 비대칭성을 보이며 평균 교란 파arameter는 0.056임을 밝혀냈다. 저자들은 후퇴하는 측과 가까워지는 측의 속도 차이를 기반으로 다섯 가지 운동학적 유형으로 은하를 분류하였으며, 대규모 비대칭성은 tidal 상호작용과 허브의 왜곡과 관련이 있음을 연결지었다.

ABSTRACT

The frequently observed lopsidedness of the distribution of stars and gas in disc galaxies is still considered as a major problem in galaxy dynamics. It is even discussed as an imprint of the formation history of discs and the evolution of baryons in dark matter haloes. Here, we analyse a selected sample of 70 galaxies from the Westerbork HI Survey of Spiral and Irregular Galaxies. The HI data allow us to follow the morphology and the kinematics out to very large radii. In the present paper, we present the rotation curves and study the kinematic asymmetry. We extract the rotation curves of receding and approaching sides separately and show that the kinematic behaviour of disc galaxies can be classified by five different types: symmetric velocity fields where the rotation curves of receding and approaching sides are almost identical; global distortions where the rotation velocities of receding and approaching side have an offset which is constant with radius; local distortions which lead to large deviations in the inner and negligible deviations in the outer parts (and vice versa); and distortions which split the galaxies into two kinematic systems, visible in the different behaviour of the rotation curves of receding and approaching sides, which leads to a crossing and a change in side. The kinematic lopsidedness is measured from the maximum rotation velocities, averaged over the plateau of the rotation curves. This gives a good estimate of global lopsidedness in the outer parts of the sample galaxies. We find that the mean value of the perturbation parameter denoting the lopsided potential as obtained from the kinematic data is 0.056. 36% of all sample galaxies are globally lopsided, which can be interpreted as the disc responding to a halo that was distorted by a tidal encounter. In Paper II, we study the morphological lopsidedness for the same sample of galaxies.

연구 동기 및 목표

• WHISP 조사에서 확보한 고해상도 H i 데이터를 활용하여 디스크 은하의 운동학적 비대칭성을 정량화하는 것.
• 특히 tidal 상호작용으로 인한 회전곡선의 대규모 비대칭성의 기원을 조사하는 것.
• 후퇴하는 측과 가까워지는 측의 회전곡선 행동에 따라 은하를 분류하는 것.
• 운동학적 교란 파arameter ε_kin을 은하 허브의 비대칭 잠재력의 대리 척도로 측정하는 것.
• 회전곡선에서 국소적 비대칭성과 전반적 비대칭성을 구분하는 프레임워크를 수립하는 것.

제안 방법

• WHISP 조사의 H i 데이터 큐브를 기반으로 기울어진 고리 분석을 수행하여 회전곡선을 유도하였다.
• 각 은하의 후퇴하는 측과 가까워지는 측에 대해 별도의 회전곡선을 추출하였다.
• 속도 곡선의 형태에 따라 다섯 가지 운동학적 유형으로 은하를 분류: 대칭, 전반적 이동, 국소적 왜곡, 교차 곡선.
• 회전곡선 플랫폼에서 평균 최대 회전 속도를 기반으로 운동학적 교란 파aram터 ε_kin을 계산하였다.
• 정확한 운동학적 모델링을 위해 시스템적 속도, 위치각, 기울기, 동적 중심을 사용하였다.
• R25를 초과한 H i 확장 정도에 따른 비대칭성의 빈도와 의존성 평가를 위한 통계 분석을 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 WHISP 은하 중 얼마나 많은 비율이 유의미한 운동학적 비대칭성을 보이며, 어떻게 정량화되는가?
• RQ2 후퇴하는 측과 가까워지는 측의 회전곡선은 어떻게 다를 수 있으며, 이러한 분석에서 어떤 운동학적 유형이 나타나는가?
• RQ3 교란 파aram터 ε_kin이 은하 허브의 전반적 비대칭성에 얼마나 신뢰성 있게 반영되는가?
• RQ4 국소적 왜곡은 ε_kin를 통한 전반적 비대칭성 측정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 특히 tidal 상호작용을 포함한 물리적 메커니즘은 관측된 운동학적 비대칭성을 어떻게 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 70개의 WHISP 은하 중 36%가 후퇴하는 측과 가까워지는 측의 최대 회전 속도 차이로 인해 전반적으로 비대칭임을 나타내었다.
• 비대칭 잠재력의 평균 교란 파aram터 ε_kin는 0.056로, 허브 잠재력에서 중간 정도이지만 검출 가능한 비대칭성을 나타낸다.
• 후퇴하는 측과 가까워지는 측의 속도가 일정한 오프셋을 보이는 유형 2 은하와 곡선이 교차하는 유형 5 은하가 가장 흔하며, 일반적으로 가까운 동반성체나 H i 구름과 관련이 있다.
• 국소적 왜곡이 있는 은하에서는 교란 파aram터 ε_kin가 신뢰할 수 없으며, 플랫폼에 영향을 받는지 여부에 따라 비대칭성을 과소 또는 과소평가한다.
• 20%의 은하에서 H i 데이터가 R25를 초과하지 않아, 부족한 반경 커버리지로 인해 ε_kin 측정의 정확도가 제한된다.
• 이 연구는 운동학적 비대칭성이 흔하며, 회전곡선 모델링에서 부각된 원형 대칭성을 가정할 경우 질량 분포 추정에 심각한 오차가 발생할 수 있음을 확인하였다.