[论文解读] Internal kinematics of spiral galaxies in distant clusters IV. Gas kinematics of spiral galaxies in intermediate redshift clusters and in the field

Elif Kutdemir, B. Ziegler+4 more|MPG.PuRe (Max Planck Society)|Jul 19, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 119被引用 9

一句话总结

本研究利用VLT/FORS2和HST数据，分析了45个中等红移（z ≈ 0.36）的旋涡星系和不规则星系在星系团和场中的气体动力学特性。研究发现，星系团和场中的星系表现出极为相似的气体动力学不规则性水平（σ_PA ≈ 10%，k₃,₅/k₁ ≈ 30%，Δφ ≈ 70%），表明环境对动力学的影响微乎其微；而遥远场星系比本地对应体更致密且中心集中度更低，表明盘状结构正通过吸积和并合持续形成。

ABSTRACT

(Abridged) We trace the interaction processes of galaxies at intermediate redshift by measuring the irregularity of their ionized gas kinematics, and investigate these irregularities as a function of the environment (cluster versus field) and of morphological type (spiral versus irregular). Our sample consists of 92 distant galaxies. 16 cluster (z~0.3 and z~0.5) and 29 field galaxies (mean z=0.44) of these have velocity fields with sufficient signal to be analyzed. We find that the fraction of galaxies that have irregular gas kinematics is remarkably similar in galaxy clusters and in the field at intermediate redshifts. The distribution of the field and cluster galaxies in (ir)regularity parameters space is also similar. On the other hand galaxies with small central concentration of light, that we see in the field sample, are absent in the cluster sample. We find that field galaxies at intermediate redshifts have more irregular velocity fields as well as more clumpy and less centrally concentrated light distributions than their local counterparts. Comparison with a SINS sample of 11 z ~ 2 galaxies shows that these distant galaxies have more irregular gas kinematics than our intermediate redshift cluster and field sample. We do not find a dependence of the irregularities in gas kinematics on morphological type. We find that two different indicators of star formation correlate with irregularity in the gas kinematics. More irregular gas kinematics, also more clumpy and less centrally concentrated light distributions of spiral field galaxies at intermediate redshifts in comparison to their local counterparts indicate that these galaxies are probably still in the process of building their disks via mechanisms such as accretion and mergers. On the other hand, they have less irregular gas kinematics compared to galaxies at z ~ 2.

研究动机与目标

• 研究星系环境（星系团与场）对中等红移旋涡星系气体动力学不规则性的影响。
• 评估形态类型（旋涡星系与不规则星系）是否影响气体动力学不规则性。
• 将遥远星系的动力学和结构特性与本地场星系进行比较，以追踪演化过程。
• 评估相互作用过程（如并合与吸积）在塑造中等红移星系盘形成中的作用。

提出的方法

• 使用三组并行的VLT/FORS2狭缝，为每个星系获取高分辨率的气体速度场。
• 计算三种动力学不规则性指标：σ_PA（动力学位置角的标准差）、k₃,₅/k₁（速度剖面偏离余弦形式的傅里叶分解）和Δφ（动力学主轴与光度主轴之间的错位角）。
• 从HST和FORS2的光学图像中测量了光度和结构参数（盘尺度长度、rest-frame颜色、不对称性、集中度、基尼系数、M₂₀）。
• 样本包含16个星系团星系（z ≈ 0.3 和 z ≈ 0.5）和29个场星系（0.10 ≤ z ≤ 0.91，平均 z = 0.44），所有星系均具备足够的信噪比以供分析。
• 将结果与SINGS调查中的本地场星系以及S08样本中的高红移（z ≈ 2）星系进行比较。
• 通过统计分析评估动力学不规则性与恒星形成指标（如Hα光度）及结构参数之间的相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 中等红移星系团中的旋涡星系气体动力学不规则性是否显著不同于场中的星系？
• RQ2 形态类型（旋涡星系与不规则星系）是否表现出不同的气体动力学不规则性模式？
• RQ3 遥远场星系的动力学和结构特性与SINGS调查中本地场星系相比如何？
• RQ4 并合与吸积等相互作用过程在多大程度上塑造了中等红移旋涡星系的气体动力学和结构演化？
• RQ5 中等红移星系的气体动力学不规则性与高红移（z ≈ 2）星系相比如何？

主要发现

• 星系团和场环境中具有不规则气体动力学的星系比例极为相似，两组样本的σ_PA ≈ 10%，k₃,₅/k₁ ≈ 30%，Δφ ≈ 70%。
• 遥远场星系表现出更高的气体动力学不规则性、更致密的光分布以及更低的中心集中度，表明盘状结构正在通过吸积持续形成。
• Hα光度更高的星系表现出更大的k₃,₅/k₁和σ_PA值，表明恒星形成活动与动力学不规则性之间存在相关性。
• 具有更多次结构的星系中，动力学主轴与光度主轴之间的错位角（Δφ）显著更大，这些次结构通常对应于恒星形成区。
• 本样本中的星系团星系缺乏低集中度系统，表明环境过程（如骚扰）可能促使物质向中心重新分布。
• 中等红移星系（z ≈ 0.36）的气体动力学不规则性低于z ≈ 2星系，表明随宇宙时间推移，并合/吸积活动正在减少。