[论文解读] Ionized gas kinematics of galaxies in the CALIFA survey I: Velocity fields, kinematic parameters of the dominant component, and presence of kinematically distinct gaseous systems

B. García‐Lorenzo, I. Márquez+30 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Aug 25, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 74被引用 29

一句话总结

本研究首次基于积分场光谱法，对CALIFA巡天中177个星系的电离气体动力学进行了系统分析。通过在发射线上使用互相关法测量径向速度，识别出广泛存在的动力学畸变、光度-动力学中心错位（35%），以及69%星系中存在动力学上不同的气体组分，揭示了超越简单旋转的复杂动力学行为。

ABSTRACT

This work provides an overall characterization of the kinematic behavior of the ionized gas of the galaxies included in the Calar Alto Legacy Integral field Area (CALIFA), offering kinematic clues to potential users of this survey for including kinematical criteria for specific studies. From the first 200 galaxies observed by CALIFA, we present the 2D kinematic view of the 177 galaxies satisfying a gas detection threshold. After removing the stellar contribution, we used the cross-correlation technique to obtain the radial velocity of the dominant gaseous component. The main kinematic parameters were directly derived from the radial velocities with no assumptions on the internal motions. Evidence of the presence of several gaseous components with different kinematics were detected by using [OIII] profiles. Most objects in the sample show regular velocity fields, although the ionized-gas kinematics are rarely consistent with simple coplanar circular motions. 35% of the objects present evidence of a displacement between the photometric and kinematic centers larger than the original spaxel radii. Only 17% of the objects in the sample exhibit kinematic lopsidedness when comparing receding and approaching sides of the velocity fields, but most of them are interacting galaxies exhibiting nuclear activity. Early-type galaxies in the sample present clear photometric-kinematic misaligments. There is evidence of asymmetries in the emission line profiles suggesting the presence of kinematically distinct gaseous components at different distances from the nucleus. This work constitutes the first determination of the ionized gas kinematics of the galaxies observed in the CALIFA survey. The derived velocity fields, the reported kinematic peculiarities and the identification of the presence of several gaseous components might be used as additional criteria for selecting galaxies for specific studies.

研究动机与目标

• 利用高分辨率光谱学表征CALIFA巡天中星系电离气体的二维动力学结构。
• 识别简单圆周旋转的偏离，并量化如光度中心与动力学中心错位等动力学畸变。
• 通过发射线轮廓的非对称性检测动力学上不同的气体组分。
• 为未来基于CALIFA的研究提供动力学参考，支持依据动力学标准选择目标。

提出的方法

• 对多个发射线（[O ii] λλ3726,3729，[O iii] λλ4959,5007，Hα + [N ii] λλ6548,6584，以及[S ii] λλ6716,6730）应用互相关技术，测量主导电离气体组分的径向速度。
• 直接从径向速度图中计算动力学参数（系统速度、速度梯度、位置角），无需假设圆周运动。
• 通过分析[O iii] λλ4959,5007发射线轮廓的非对称性，识别多个气体组分。
• 利用星系图像中的光度中心位置，与动力学中心比较以检测错位现象。
• 通过比较速度场中退行侧与蓝移侧的差异，量化动力学不对称性。
• 通过分析动力学位置角与短轴-长轴夹角的偏离，检测非圆周运动及棒状结构引起的畸变。

实验结果

研究问题

• RQ1 CALIFA星系中电离气体速度场在多大程度上偏离简单共面圆周旋转？
• RQ2 CALIFA星系中光度中心与动力学中心的差异频率如何？其背后的物理过程是什么？
• RQ3 有多少比例的星系表现出动力学上不同的气体组分？其动力学参数如何表征？
• RQ4 动力学不对称性与非圆周运动如何与星系形态、相互作用状态或核活动（AGN/LINER）相关联？
• RQ5 不同发射线测得的系统速度是否彼此一致，并与外部数据库（如NED）中的值一致？

主要发现

• 在177个星系中，35%的星系表现出光度中心与动力学中心的位移超过像素尺寸，其中相互作用星系的位移最大。
• 17%的星系表现出动力学不对称性，其中显著比例为具有AGN或LINER核的相互作用星系。
• 40%的星系在主动力学位置角上的偏离超过15°，表明其明显偏离纯旋转运动。
• 动力学短轴与长轴夹角偏离超过10°的现象主要与星系中棒状结构的存在相关。
• 样本中69%的星系（117/177）通过[O iii]发射线轮廓的非对称性显示出动力学上不同的气体组分的证据。
• 不同发射线测得的系统速度彼此一致，并在不确定度范围内与NED数据库中的值一致。