[논문 리뷰] The Lyman alpha reference sample VII. Spatially resolved H alpha kinematics

E. C. Herenz, Pieter Gruyters외 20명|arXiv (Cornell University)|2016. 01. 01.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 24

한 줄 요약

이 연구는 파장 다중조합 분광법을 이용해 z ~ 0.1 근처에 위치한 14개 은하의 공간 해상도가 확보된 Hα 운동학을 Potsdam Multi-Aperture Spectrograph를 통해 제시한다. 이는 산란 주도 시스템(vshear/σ₀ < 1)이 더 높은 Lyα 등가폭과 탈출율을 보이며, 은하간 매질 내 난류가 Lyα 복사의 탈출을 촉진함을 시사하며, 운동학 통계치는 항성 형성 은하에서 Lyα 복사 전달 조건의 핵심 지표로 기능한다.

ABSTRACT

We present integral field spectroscopic observations with the Potsdam Multi-Aperture Spectrophotometer of all 14 galaxies in the z similar to 0.1 Lyman Alpha Reference Sample (LARS). We produce 2D line-of-sight velocity maps and velocity dispersion maps from the Balmer alpha (H alpha) emission in our data cubes. These maps trace the spectral and spatial properties of the LARS galaxies' intrinsic Ly alpha radiation field. We show our kinematic maps that are spatially registered onto the Hubble Space Telescope H alpha and Lyman alpha (Ly alpha) images. We can conjecture a causal connection between spatially resolved H alpha kinematics and Ly alpha photometry for individual galaxies, however, no general trend can be established for the whole sample. Furthermore, we compute the intrinsic velocity dispersion sigma(0), the shearing velocity v(shear), and the v(shear)/sigma(0) ratio from our kinematic maps. In general LARS galaxies are characterised by high intrinsic velocity dispersions (54 km s(-1) median) and low shearing velocities (65 km s(-1) median). The v(shear/sigma 0) values range from 0.5 to 3.2 with an average of 1.5. It is noteworthy that five galaxies of the sample are dispersion-dominated systems with v(shear)/sigma(0) &lt; 1, and are thus kinematically similar to turbulent star-forming galaxies seen at high redshift. When linking our kinematical statistics to the global LARS Ly alpha properties, we find that dispersion-dominated systems show higher Ly alpha equivalent widths and higher Ly alpha escape fractions than systems with v(shear)/sigma(0) &gt; 1. Our result indicates that turbulence in actively star-forming systems is causally connected to interstellar medium conditions that favour an escape of Ly alpha radiation.

연구 동기 및 목표

• 지역적 스토리지 브레이크 은하의 Hα 복사선 운동학을 공간적으로 해상도를 확보하여 그 내재된 Lyα 복사장의 이해를 위해.
• 전체 LARS 샘플 전반에서 Hα 운동학과 Lyα 광도 측정치 간 상관관계가 존재하는지 확인하기 위해.
• 전역 운동학 통계치(σ₀, vshear, vshear/σ₀)를 정량화하고 Lyα 특성과 연관지어 복사 전달에서의 역할을 평가하기 위해.
• 난류와 비틀림이 고적색이 이격된 유사체에서 Lyα 탈출율과 등가폭에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• Lyman Alpha Reference Sample(LARS)의 모든 14개 은하에 대해 Potsdam Multi-Aperture Spectrograph( PMAS)를 이용해 통합장역분광학(IFS) 데이터를 확보하였다.
• 공간 해상도가 확보된 Hα 복사선 프로파일에서 선속도(vLOS) 및 본질적 속도 분산(σ₀)의 2차원 지도를 제작하였다.
• 스파이셀(spaxels)의 공간 범위에서 Hα 프로파일을 가우시안 피팅으로 모델링하였으며, 신호 대비 잡음 비율을 향상시키기 위해 Voronoi 비닝을 적용하였다.
• 비모수적 전역 운동학 통계치를 계산: 본질적 속도 분산(σ₀), 비틀림 속도(vshea), 비율 vshear/σ₀.
• 직접 형태학적 비교를 위해 Hubble Space Telescope(HST)의 Hα 및 Lyα 이미지와 운동학 지도를 공간적으로 정렬하였다.
• 운동학 통계치를 전역 Lyα 특성(등가폭 및 탈출율)과 상관관계 분석하여 Lyα 복사 전달의 물리적 원인을 규명하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전체 LARS 샘플 전반에서 공간 해상도가 확보된 Hα 운동학과 Lyα 광도 측정치 간 일반적인 상관관계가 존재하는가?
• RQ2 전역 운동학 통계치(σ₀, vshear, vshear/σ₀)는 LARS 은하들 사이에서 어떻게 변화하며, 내부 역학에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ3 운동학적 지배성(산란 대 비틀림)과 Lyα 탈출 특성(등가폭 및 탈출율) 간의 관계는 어떠한가?
• RQ4 은하간 매질 내 난류가 항성 형성 은하에서 관측된 Lyα 복사장에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• LARS 샘플 중 5개 은하는 vshear/σ₀ < 1을 보이며, 고적색이 이격된 난류 항성 형성 은하와 유사한 운동학적 특성을 보인다.
• 샘플 전반의 중앙값 본질적 속도 분산(σ₀)은 54 km s⁻¹이며, 중앙값 비틀림 속도(vshear)는 65 km s⁻¹이다.
• 평균 vshear/σ₀ 비율은 1.5이며, 샘플 전반에서 0.5에서 3.2의 범위를 가진다.
• 산란 지배 시스템(vshear/σ₀ < 1)은 비틀림 지배 시스템보다 유의미하게 높은 Lyα 등가폭과 더 높은 Lyα 탈출율을 보인다.
• Hα 운동학 지도에서는 복잡한 속도 기울기와 높은 분산이 관측되며, 특히 LARS 13처럼 상호작용하는 시스템에서는 여러 운동학적 성분이 해상도로 확인된다.
• LARS 14에서는 난류를 시사하는 넓은 Hα 날개가 관측되었으며, 이는 그가 녹색 페퍼 은하로 분류되고 림프탄 연속성 누출자가 되었음을 일치시키며, vshear/σ₀ = 0.6 ± 0.1을 기록한다.