[论文解读] The AMIGA sample of isolated galaxies: VIII. The rate of asymmetric HI profiles in spiral galaxies

D. Espada, L. Verdes‐Montenegro+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 44被引用 29

一句话总结

本研究分析了来自AMIGA样本的166个孤立旋涡星系的H I全局速度轮廓，以量化其固有H I轮廓不对称性，发现不对称性分布较窄（σ = 0.13），仅有2%的星系在3σ以外表现出不对称性。结果为孤立系统中的固有不对称性提供了一个基线，揭示了环境效应——尤其是潮汐相互作用——是导致星场星系中观察到的更高不对称性率（10–20%）的原因，而旋臂强度与FIR光度则分别显示出反相关和正相关关系。

ABSTRACT

(abridged) Measures of the HI properties of a galaxy are among the most sensitive interaction diagnostic at our disposal. We report here on a study of HI profile asymmetries (e.g., lopsidedness) in a sample of some of the most isolated galaxies in the local Universe. This presents us with an excellent opportunity to quantify the range of intrinsic HI asymmetries and provides us with a zero-point calibration for evaluating these measurements in less isolated samples. We characterize the HI profile asymmetries and search for correlations between HI asymmetry and their environments, as well as their optical and far infrared (FIR) properties. We use high signal-to-noise global HI profiles for galaxies in the AMIGA project (http://amiga.iaa.csic.es). We restrict our study to N=166 galaxies with accurate measures of the HI shape properties. We quantify asymmetries using a flux ratio parameter. The asymmetry parameter distribution of our isolated sample is well described by a Gaussian model. The width of the distribution is sigma=0.13, and could be even smaller (sigma=0.11) if instrumental errors are reduced. Only 2% of our carefully vetted isolated galaxies sample show an asymmetry in excess of 3sigma. By using this sample we minimize environmental effects as confirmed by the lack of correlation between HI asymmetry and tidal force (one-on-one interactions) and neighbor galaxy number density. On the other hand, field galaxy samples show wider distributions and deviate from a Gaussian curve. As a result we find higher asymmetry rates (~10-20%) in such samples. We find evidence that the spiral arm strength is inversely correlated with the HI asymmetry. We also find an excess of FIR luminous galaxies with larger HI asymmetries that may be spirals associated with hidden accretion events. Our sample presents the smallest fraction of asymmetric HI profiles compared with any other yet studied.

研究动机与目标

• 量化在排除环境干扰的孤立旋涡星系中H I轮廓不对称性的固有速率与幅度。
• 确定H I轮廓不对称性主要由内部过程驱动，还是由外部环境相互作用引起。
• 为孤立星系中的H I不对称性建立基线，以校准在孤立性较低或环境更密集区域中的不对称性测量结果。
• 研究H I不对称性与星系的光学、FIR及形态学性质之间的相关性。
• 评估潮汐力与邻近星系密度在孤立样本中诱导H I不对称性的程度。

提出的方法

• 使用AMIGA项目提供的312个孤立星系的高信噪比全局H I轮廓，从中选取N = 166个具有精确H I轮廓测量结果的优化子样本。
• 采用通量比参数（A_flux_ratio）量化不对称性，该参数比较H I轮廓红、蓝两侧的通量。
• 使用半高斯模型拟合不对称性分布，以表征固有不对称性水平并估计固有离散度（σ）。
• 评估仪器与观测误差（如基线拟合、指向偏移）的影响，并估算若去除这些误差，固有σ可能低至0.11。
• 将孤立样本的不对称性分布与先前研究的星场星系样本进行比较，以评估环境影响。
• 检验H I不对称性与光学/FIR光度、形态类型、棒强度、旋臂强度及相互作用特征之间的相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在完全排除环境扰动的孤立旋涡星系中，H I轮廓不对称性的固有速率是多少？
• RQ2 孤立星系中的不对称性分布与星场星系样本相比如何？这暗示了环境因素的何种贡献？
• RQ3 在孤立星系中，H I不对称性与旋臂强度之间是否存在相关性？
• RQ4 孤立样本中FIR光度较高的星系是否表现出增强的H I不对称性，提示存在隐藏的吸积或相互作用事件？
• RQ5 在孤立样本中，潮汐力或邻近星系密度在多大程度上与H I不对称性相关？

主要发现

• 孤立样本中H I轮廓不对称性的分布可用半高斯模型良好拟合，宽度σ = 0.13，表明其固有不对称性水平较低。
• 仅有2%的优化孤立样本星系表现出超过3σ的不对称性，表明在真正孤立的系统中，此类高程度不对称性极为罕见。
• 若去除仪器与观测误差，固有离散度可能更小（σ ≈ 0.11），证实样本中环境干扰极小。
• 未发现H I不对称性与潮汐力或邻近星系密度之间存在显著相关性，支持了样本的孤立性。
• 星场星系样本的不对称性分布更宽且非高斯分布，表明存在相互作用系统的污染，且不对称性率更高（10–20%）。
• 旋臂强度较强的星系表现出更低的H I不对称性，提示旋臂具有稳定作用；而FIR光度较高的星系则表现出更高的不对称性，可能源于隐藏的吸积事件。