[논문 리뷰] The WSRT wide-field HI survey: II. Local Group features

Róbert Braun, David A. Thilker|ArXiv.org|2003. 12. 12.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 37인용 수 87

한 줄 요약

이 논문은 로컬 군 내 고속 가스를 맵핑하기 위해 웨스터보르크 합성 전파망원경을 사용한 광역 H i 조사 결과를 제시한다. 이 조사에서는 고속 구 nucl (HVC) 성분 95개를 검출하고, M31, M33 및 마젤란 스트림과 연결된 희박한 H i 구조를 규명하였다. 조사의 감도는 18 mJy/beam이며, M31와 M33를 연결하는 희박한 H i 필라멘트가 발견되었으며, 이는 따뜻한-핫한 간성간 매질을 추적할 수 있을 것으로 보이며, 투영된 지수 스케일 길이는 25 kpc이고, 최고 기둥 밀도는 5×10¹⁷ cm⁻²이다.

ABSTRACT

We have used the WSRT to carry out an unbiased wide-field survey of HI emission features, achieving an RMS sensitivity of about 18 mJy/Beam at a velocity resolution of 17 km/s over 1800 deg^2. In this paper we present our HI detections at negative velocities which could be distinguished from the Galactic foreground. Fully 29% of the entire survey area has high velocity HI emission with N_HI exceeding our 3 sigma limit of about 1.5x10^17cm^-2 over 30 km/s. A faint population of discrete HVCs is detected in the immediate vicinity of M31 which spans a large fraction of the M31 rotation velocity. This class of features is confined to about 12 deg (160 kpc) projected radius of M31 and appears to be physically associated. We detect a diffuse northern extension of the Magellanic Stream (MS) from at least Dec=+20 to +40 deg., which then loops back toward the south. Recent numerical simulations had predicted just such an MS extension corresponding to the apo-galacticon portion of the LMC/SMC orbit at a distance of 125 kpc. A faint bridge of HI emission appears to join the systemic velocities of M31 with that of M33 and continues beyond M31 to the north-west. This may be the first detection of HI associated with the warm-hot intergalactic medium (WHIM). The distribution of peculiar velocity HI associated with M31 can be described by a projected exponential of 25 kpc scale-length and 5x10^17cm^-2 peak column density. We present the distribution function of N_HI in the extended M31 environment, which agrees well with the low red-shift QSO absorption line data over the range log(N_HI)=17.2 to 21.9. Our data extend this comparison about two orders of magnitude lower than previously possible and provide the first image of the Lyman limit absorption system associated with an L* galaxy. (abridged)

연구 동기 및 목표

• 로컬 군의 광역 H i 조사를 수행하여 은하계 전경을 초월한 고속 가스 특징을 탐지한다.
• 어두운 물질에 의해 주도되는 약한 HVC가 M31 근처에 존재할 것이라는 예측을 검증한다. 이는 하위은하 어둠자기 물질은 구름의 기체적 대응체일 것이다.
• M31 주변의 확장된 H i 분포를 맵핑하고, 저적도 QSO 흡수선 데이터와 비교한다.
• 마젤란 스트림과 M31 사이의 운동학적 및 공간적 연결성을 조사하며, 가능한 연장선을 포함한다.

제안 방법

• 17 km s⁻¹ 해상도와 49′ FWHM 비트를 가진 웨스터보르크 합성 전파망원경을 사용하여 1800 deg²의 H i 조사를 실시하였다.
• rms 감도는 18 mJy/beam로, 17 km s⁻¹ 범위에서 기둥 밀도 감도 약 4×10¹⁶ cm⁻²에 해당한다.
• 자기상관 스펙트럼을 사용하여 -1000에서 +6500 km s⁻¹의 속도 범위에서 H i 방출을 탐지하였다.
• 소스 탐지 알고리즘과 공간-스펙트럼 분해 기법을 통해 이산적인 HVC 성분과 희박한 H i 복합체를 식별하였다.
• M31 연관 특징에 대해 독립적 확인을 위해 그린 백 전파망원경 데이터와 교차 확인하였다.
• 관측된 H i 기둥 밀도 분포를 저적도 QSO 흡수선 데이터와 비교하여 M31 환경의 확장된 H i 환경을 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어두운 물질은 구름 이론에 따라 M31 근처에 약한 고속 HVC의 대규모 집단이 존재하는가?
• RQ2 M31와 관련된 H i 가스의 공간적 및 운동학적 구조는 무엇이며, L* 은하의 리만 리미트 흡수계와 비교해 볼 때 어떻게 다른가?
• RQ3 마젤란 스트림은 알려진 남부 부분을 초월하여 연장되며, M31나 M33와 연결되는가?
• RQ4 M31와 M33를 연결하는 H i 방출의 증거가 있으며, 이는 따뜻한-핫한 간성간 매질을 추적할 수 있는가?
• RQ5 유량 밀도 분포에 의해 나타나는 이산 HVC 집단의 특성 질량과 거리 척도는 무엇인가?

주요 결과

• 조사 영역의 29%에서 30 km s⁻¹ 범위에서 기둥 밀도가 1.5×10¹⁷ cm⁻²를 초과하는 고속 H i 방출이 관측되어 광범위한 확장된 가스가 존재함을 시사한다.
• 총 95개의 이산 HVC 성분이 검출되었으며, 이는 이전에 알려진 성분 수의 10배 이상 증가한 것이다.
• 12 Jy-km s⁻¹ 근처에서 HVC 유량 밀도 분포에 굴곡점이 나타나 이 집단의 특성 질량과 거리 척도를 시사한다.
• M31에서 M33로 이어지는 희박한 H i 필라멘트가 존재하며, 북서쪽으로 연장되고 있어 따뜻한-핫한 간성간 매질을 추적할 수 있을 것으로 보인다.
• M31 주변의 H i 분포는 투영 지수 프로파일을 따르며, 스케일 길이는 25 kpc이고 최고 기둥 밀도는 5×10¹⁷ cm⁻²이다.
• M31 환경에서 관측된 H i 기둥 밀도 함수는 log(N_HI) = 17.2에서 21.9까지의 저적도 QSO 흡수선 데이터와 잘 일치하며, 기둥 밀도가 두 개의 주기수만큼 낮아진 범위까지 비교를 연장한다.