[논문 리뷰] Tracing kinematic (mis)alignments in CALIFA merging galaxies: Stellar and ionized gas kinematic orientations at every merger stage

J. K. Barrera-Ballesteros, B. García‐Lorenzo외 28명|Americanae (AECID Library)|2015. 06. 11.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 82인용 수 50

한 줄 요약

이 연구는 CALIFA 사례에서 85개의 병합 은하에 대해 모든 병합 단계를 아우르는 공간적으로 해상도가 높은 운동학적 특성을 분석하며, 항성 및 이온화된 가스의 속도장으로 운동학적(불일치) 정렬을 추적한다. 연구 결과, 상호작용하는 은하의 43–52%가 통제군에 비해 유의미한 형태-운동학적 불일치를 보이며, 특히 병합 후 시스템에서 이온화된 가스의 운동학적 PA 편차가 뚜렷하게 크다는 점을 발견하여, 이들이 상호작용의 지표로 유용할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We present spatially resolved stellar and/or ionized gas kinematic properties for a sample of 103 interacting galaxies, tracing all merger stages: close companions, pairs with morphological signatures of interaction, and coalesced merger remnants. We compare our sample with 80 non-interacting galaxies. We measure for the stellar and the ionized gas components the major (projected) kinematic position angles (PA$_{\mathrm{kin}}$, approaching and receding) directly from the velocity fields with no assumptions on the internal motions. This method allow us to derive the deviations of the kinematic PAs from a straight line ($δ$PA$_{\mathrm{kin}}$). Around half of the interacting objects show morpho-kinematic PA misalignments that cannot be found in the control sample. Those misalignments are present mostly in galaxies with morphological signatures of interaction. Alignment between the kinematic sides for both samples is similar, with most of the galaxies displaying small misalignments. Radial deviations of the kinematic PA from a straight line in the stellar component measured by $δ$PA$_{\mathrm{kin}}$ are large for both samples. However, for a large fraction of interacting galaxies the ionized gas $δ$PA$_{\mathrm{kin}}$ is larger than typical values derived from isolated galaxies (48%), making this parameter a good indicator to trace the impact of interaction and mergers in the internal motions of galaxies. By comparing the stellar and ionized gas kinematic PA, we find that 42% (28/66) of the interacting galaxies have misalignments larger than 16 degrees, compared to 10% from the control sample. Our results show the impact of interactions in the internal structure of galaxies as well as the wide variety of their velocity distributions. This study also provides a local Universe benchmark for kinematic studies in merging galaxies at high redshift.

연구 동기 및 목표

• 모든 병합 단계에서 은하 상호작용이 항성 및 이온화된 가스의 운동학적 방향에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 고립된 통제 샘플에 비해 상호작용하는 은하의 형태-운동학적 불일치를 정량화하기 위해.
• 이온화된 가스의 운동학적 위치각(PA) 편차가 최근 또는 지속 중인 상호작용을 진단하는 데 유용한가를 평가하기 위해.
• 공간적으로 해상도가 높은 CALIFA 조사 데이터를 활용해 고적색도 병합 운동학을 지역 기준으로 설정하기 위해.
• 향후 관측된 속도장과 병합 시스템의 수치 시뮬레이션 간 비교를 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• CALIFA 조사에서 확보한 공간적으로 해상도가 높은 스펙트로스코피를 활용해 85개 병합 은하의 항성 및 이온화된 가스 속도장을 측정한다.
• 항성 및 이온화된 가스 성분의 운동학적 위치각(PA)을 계산하여 은하 주축과의 정렬 정도를 평가한다.
• 상호작용하는 은하와 고립된 은하로 구성된 통제 샘플 간의 불일치 통계(형태-운동학적 불일치 및 PA 편차)를 비교한다.
• 항성 질량과 상호작용 단계(병합 전, 병합 중, 병합 후)에 따라 불일치를 분석한다.
• 상호작용하는 은하와 통제 샘플 간 중앙값 불일치 값의 유의미한 차이를 판단하기 위해 통계적 검정을 적용한다.
• 통제 분포와의 비교를 통해 이온화된 가스의 PA 편차를 활용해 상호작용 역사를 추론하는 데 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 항성 및 이온화된 가스 성분의 형태-운동학적 불일치는 어떤 병합 단계에서 어떻게 변화하는가?
• RQ2 상호작용하는 은하가 고립된 통제 은하에 비해 얼마나 더 큰 운동학적 불일치를 보이는가?
• RQ3 이온화된 가스의 운동학적 PA 편차는 과거 또는 지속 중인 은하 상호작용을 신뢰할 수 있는 지표로 사용될 수 있는가?
• RQ4 병합 시스템에서 운동학적 불일치는 항성 질량과 상호작용 단계와 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ5 병합 후 은하에서 운동학적 편차는 병합 전 및 병합 단계와 비교해 어떤 의미를 갖는가?

주요 결과

• 37/85(43%)의 상호작용 은하가 통제 샘플보다 항성 형태-운동학적 불일치가 더 크다.
• 43/82(52%)의 상호작용 은하가 통제 샘플보다 이온화된 가스 형태-운동학적 불일치가 더 크다.
• 모든 항성 질량과 상호작용 단계에서 상호작용 은하의 중앙값 내부 운동학적 불일치가 고립 은하보다 略히 높다.
• 28/66(42%)의 상호작용 은하가 항성 및 이온화된 가스 운동학적 PA 불일치가 통제 샘플 값보다 높다.
• 병합 및 잔여 은하의 중앙값 불일치가 고립 은하보다 유의미하게 크며, 특히 이온화된 가스에서 두드러진다.
• 82개 중 41개(48%)의 상호작용 은하가 통제 샘플보다 이온화된 가스 운동학적 PA 편차가 크며, 특히 병합 후 단계에서 두드러진다.