[논문 리뷰] The WSRT wide-field HI survey: I. The background galaxy sample

Róbert Braun, David A. Thilker외 1명|arXiv (Cornell University)|2003. 05. 21.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 22인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 웨스터버르크 합성 전파망원경(WSRT)을 사용하여 천구 북반구의 외부 은하에서 중성 수소(H i) 복사선을 탐지하기 위한 최초의 광역 H i 조사 결과를 제시한다. 이 조사는 1800 deg²의 영역에서 18 mJy/beam의 감도를 확보하였으며, 양성 LGSR 속도를 가진 155개의 외부 은하를 식별하였고, 그 중 23개는 H i에서 최초로 탐지되었다. 또한 은하 밀도 변화를 보정한 후 HIPASS와의 H i 질량 함수가 일치함을 보여주며, 100 kpc 스케일에서 퍼져 있는 H i 또는 저질량 보조 은하의 존재 증거를 발견하였다.

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

연구 동기 및 목표

• 북반구에서 외부 은하 및 고속 구름으로부터의 H i 복사선을 탐지하기 위한 편향 없는 광역 H i 조사를 수행하기 위해.
• 이론 모델이 예측한 M31 근처의 희미한 밀집 고속 구름(CHVCs)의 존재를 더 높은 감도로 검증하기 위해.
• 넓은 조사 부피에서 H i 질량 함수(HIMF)를 측정하고, HIPASS 및 ADBS와 같은 기존 조사와 비교하기 위해.
• 대규모 은하 밀도 변화가 HIMF 정규화 및 형태에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 광학적 대응체나 적색편이가 없는 H i 탐지 은하를 식별하고 특성화하기 위해.

제안 방법

• WSRT를 사용하여 광역 H i 조사를 수행하였으며, 효과적 광원의 FWHM는 49′이었고, 18 mJy/beam의 감도와 17 km s⁻¹의 속도 분辨도를 확보하였다.
• 1800 deg²의 영역에서 M31 중심에 위치한 영역에서 자가상호상관 및 교차상관 데이터를 확보하여 동적 범위와 감도를 향상시켰다.
• 8σ 이상의 유의성 기준을 적용하여 H i 스펙트럼에서 신호를 탐지하고, DSS 이미지와의 30′ 이내에서 후보자를 교차 확인하였다.
• 30′ 이내에 400 km s⁻¹ 이내의 이웃 은하가 존재할 경우 탐지 결과를 '혼란스러운(confused)'으로 분류하였으며, 광학 중심과 H i 중심 간의 위치 이격도를 평가하였다.
• 조사 부피 내에서 거리에 따른 은하 수 밀도 변화를 보정하기 위해 이산적 형태의 밀도 보정을 사용하였다.
• 최대우도추정법을 사용하여 H i 질량 함수를 피팅하고, 조사 기하학 및 밀도 영향을 보정한 후 HIPASS 및 ADBS 조사와 결과를 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이론 모델이 예측한 바와 같이, WSRT 조사는 M31 근처에 희미한 CHVCs의 상당한 집단을 탐지하는가?
• RQ2 대규모 은하 밀도 변화는 광역 조사에서 H i 질량 함수의 정규화 및 형태에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ3 큰 빔 조사(예: 이 조사)와 작은 빔 조사 간의 H i 복사량 측정에 체계적인 차이가 존재하는가? 그 원인은 무엇인가?
• RQ4 얼마나 많은 H i 탐지 은하가 새로 발견되었으며, 그 중 얼마나 많은 비율이 근처의 이웃 은하로 인해 혼란스러운가?
• RQ5 큰 빔 조사에서 관측된 H i 복사량 과잉 현상은 대규모 은하 환경에서 퍼져 있는 가스 또는 탐지되지 않은 가스를 가진 보조 은하의 존재와 어떤 관계가 있는가?

주요 결과

• 양성 LGSR 속도를 가진 155개의 외부 은하가 H i 복사량이 8σ 이상의 유의성 기준을 충족하여 탐지되었으며, 그 중 23개는 H i에서 최초로 탐지되었다.
• H i 탐지의 95% 이상가량은 DSS 이미지에서 30′ 이내에 타당한 광학적 연관성이 확인되었지만, 몇몇은 발표된 적색편이가 없거나 이전에 카탈로그에 등재되지 않았다.
• 30′ 이내에 400 km s⁻¹ 이내의 이웃 은하가 존재하여 23%의 탐지 결과가 '혼란스럽다'고 분류되었으며, 이는 복잡한 군집 환경을 시사한다.
• 일부 혼란스럽지 않은 은하에서는 H i 중심과 광학 중심 간의 이격이 10 kpc를 초과하는 경우가 관측되어, 간섭에 의한 타원형 변형 또는 탐지되지 않은 가스를 다량으로 지닌 보조 은하의 존재 가능성을 시사한다.
• 거리와 가스 질량에 따라 큰 빔 조사에서 작은 빔 조사에 비해 H i 복사량 과잉 현상이 관측되었으며, 이는 100 kpc 스케일에서 퍼져 있는 H i 또는 탐지되지 않은 저질량 보조 은하의 존재를 시사한다.
• 이산적 밀도 보정을 적용한 후 유도된 H i 질량 함수 파라미터(log(M∗) = 9.79 ± 0.06, Θ∗ = 86 ± 21 × 10⁻⁴ Mpc⁻³ dex⁻¹, α = -1.30 ± 0.08)는 HIPASS BGC 결과와 양호한 일치를 보였으며, 이는 이전에 은하 밀도 변화로 인한 불일치 문제를 해결하였다.