[论文解读] Lopsidedness in WHISP galaxies: I. Rotation curves and kinematic lopsidedness

J. van Eymeren, E. Jütte+3 more|NOT FOUND REPOSITORY (Indian Institute of Science Bangalore)|Mar 25, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 21被引用 28

一句话总结

本研究利用WHISP巡天中通过倾斜环模型得到的H i旋转曲线，分析了70个WHISP星系的运动学不对称性，发现36%的星系表现出全局不对称性，其平均扰动参数为0.056。作者根据退行侧与蓝移侧速度差异，将星系划分为五种运动学类型，将大尺度不对称性与潮汐相互作用及暗物质晕形变联系起来。

ABSTRACT

The frequently observed lopsidedness of the distribution of stars and gas in disc galaxies is still considered as a major problem in galaxy dynamics. It is even discussed as an imprint of the formation history of discs and the evolution of baryons in dark matter haloes. Here, we analyse a selected sample of 70 galaxies from the Westerbork HI Survey of Spiral and Irregular Galaxies. The HI data allow us to follow the morphology and the kinematics out to very large radii. In the present paper, we present the rotation curves and study the kinematic asymmetry. We extract the rotation curves of receding and approaching sides separately and show that the kinematic behaviour of disc galaxies can be classified by five different types: symmetric velocity fields where the rotation curves of receding and approaching sides are almost identical; global distortions where the rotation velocities of receding and approaching side have an offset which is constant with radius; local distortions which lead to large deviations in the inner and negligible deviations in the outer parts (and vice versa); and distortions which split the galaxies into two kinematic systems, visible in the different behaviour of the rotation curves of receding and approaching sides, which leads to a crossing and a change in side. The kinematic lopsidedness is measured from the maximum rotation velocities, averaged over the plateau of the rotation curves. This gives a good estimate of global lopsidedness in the outer parts of the sample galaxies. We find that the mean value of the perturbation parameter denoting the lopsided potential as obtained from the kinematic data is 0.056. 36% of all sample galaxies are globally lopsided, which can be interpreted as the disc responding to a halo that was distorted by a tidal encounter. In Paper II, we study the morphological lopsidedness for the same sample of galaxies.

研究动机与目标

• 利用WHISP巡天提供的高分辨率H i数据，量化盘状星系的运动学不对称性。
• 研究旋转曲线中大尺度不对称性的成因，特别是由潮汐相互作用引起的成因。
• 基于退行侧与蓝移侧旋转曲线的行为对星系进行分类。
• 将扰动参数ε_kin作为星系晕中不对称势的代理指标进行测量。
• 建立区分旋转曲线中全局与局部运动学畸变的框架。

提出的方法

• 对WHISP巡天的H i数据立方体执行倾斜环分析，以推导旋转曲线。
• 为每个星系的退行侧与蓝移侧分别提取旋转曲线。
• 根据速度曲线形态，将星系划分为五种运动学类型：对称型、全局偏移型、局部畸变型或曲线交叉型。
• 从旋转曲线平台段平均最大旋转速度中计算运动学扰动参数ε_kin。
• 利用系统速度、位置角、倾角和动力学中心，确保运动学建模的准确性。
• 应用统计分析，评估不对称性的普遍性及其与R25以外H i延伸范围的关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 WHISP星系中有多少比例表现出显著的运动学不对称性，其量化方式是什么？
• RQ2 退行侧与蓝移侧的旋转曲线有何差异，该分析产生了哪些运动学类型？
• RQ3 扰动参数ε_kin在多大程度上能可靠反映星系晕中的全局不对称性？
• RQ4 局部畸变在多大程度上影响通过ε_kin测量全局不对称性的结果？
• RQ5 哪些物理机制——尤其是潮汐相互作用——可以解释观测到的运动学不对称性？

主要发现

• 在70个WHISP星系中，36%的星系表现出全局不对称性，表现为退行侧与蓝移侧最大旋转速度存在显著差异。
• 全局不对称势的平均扰动参数ε_kin为0.056，表明星系晕势场存在中等但可探测的不对称性。
• 类型2星系（退行侧与蓝移侧速度存在恒定偏移）和类型5星系（曲线交叉）最为常见，通常与近距离伴星或H i云有关。
• 对于存在局部畸变的星系，扰动参数ε_kin不可靠，因其可能因平台段受影响而低估或高估不对称性。
• 在20%的星系中，H i数据未延伸至R25以外，导致ε_kin测量精度受限，因径向覆盖不足。
• 本研究证实，运动学不对称性普遍存在，且在旋转曲线建模中假设方位对称性，可能导致质量分布估算出现显著误差。