[论文解读] The Kinematic and Spatial Deployment of Compact, Isolated High-Velocity Clouds

Róbert Braun, W. B. Burton|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 14

一句话总结

本研究从H i巡天中识别并分析了66个紧凑、孤立的高速云（CHVCs），发现它们在局部集团标准静止系参考系中表现出与以约100 km s⁻¹速度向本地集团下落的群体一致的运动学和空间一致性。在典型距离1 Mpc处，它们的尺寸约为15 kpc，气体质量约为10⁷.⁵ M⊙，表明它们很可能是恒星形成极少的（亚）矮星系，为早期星系形成和暗物质动力学提供了洞见。

ABSTRACT

We have identified a class of high-velocity clouds which are compact and apparently isolated. The clouds are compact in that they have angular sizes less than 2 degrees FWHM. They are isolated in that they are separated from neighboring emission by expanses where no emission is seen to the detection limit of the available data. Candidates for inclusion in this class were extracted from the Leiden/Dwingeloo HI survey of Hartmann & Burton and from the Wakker & van Woerden catalogue of high-velocity clouds. The candidates were subject to independent confirmation using either the 25-meter telescope in Dwingeloo or the 140-foot telescope in Green Bank. We argue that the resulting list, even if incomplete, is sufficiently representative of the ensemble of compact, isolated HVCs - CHVCs - that the characteristics of their disposition on the sky, and of their kinematics, are revealing of some physical aspects of the class. The CHVCs are in fact distributed quite uniformly across the sky. A global search for the reference frame which minimizes the velocity dispersion of the ensemble returns the Local Group Standard of Rest with high confidence. The CHVCs are not stationary with respect to this reference frame but have a mean infall velocity of 100 km/s. These properties are strongly suggestive of a population which has as yet had little interaction with the more massive Local Group members. At a typical distance of about 1 Mpc these objects would have sizes of about 15 kpc and gas masses, M_HI, of a few times 10^7 M_Sun, corresponding to those of (sub-)dwarf galaxies. (abridged)

研究动机与目标

• 识别并表征一类在空间和运动学上与主要HVC复合体明显不同的紧凑、孤立高速云（CHVCs）
• 确定CHVCs是否代表一个具有共同起源和演化历史的物理上一致的群体
• 评估CHVCs在本地集团引力势场和标准静止系中的运动学与空间分布
• 评估CHVCs的物理特性（如尺寸、质量、速度 dispersion）以推断其作为潜在（亚）矮星系的本质

提出的方法

• 从莱顿/德灵厄H i巡天和Wakker & van Woerden HVC星表中选取CHVC候选体，重点关注紧凑（FWHM < 2°）且无附近发射的孤立特征
• 使用25米德雷格尔天文台望远镜和140英尺格林班克射电望远镜进行独立确认观测，以验证H i发射线和径向速度
• 绘制CHVCs在天球上的空间分布，并分析其在本地集团标准静止系（LGSR）参考系中的径向速度分布
• 在LGSR参考系中计算CHVCs群体的速度 dispersion 和平均径向速度，以评估动力学一致性
• 在假设典型距离为1 Mpc的前提下，估算其物理参数（尺寸和H i质量 M_HI）
• 将CHVCs的运动学和空间特性与本地集团星系的特性进行比较，以评估其动力学关联性

实验结果

研究问题

• RQ1 紧凑、孤立的高速云（CHVCs）是否表现出与本地集团引力势场中共同动力起源一致的运动学一致性？
• RQ2 CHVCs的典型距离、尺寸和H i质量是多少？这些参数与（亚）矮星系的参数相比如何？
• RQ3 CHVCs的速度 dispersion 是否在本地集团标准静止系参考系中最小化，表明其具有协同下落运动？
• RQ4 CHVCs是否表现出内部运动学特征（如旋转或暗物质主导），表明其为真正的矮星系？
• RQ5 CHVCs是否可能代表原始、未演化的系统，恒星形成极少，从而为早期星系形成提供洞见？

主要发现

• 在本地集团标准静止系（LGSR）参考系中，CHVCs群体的速度 dispersion 为76 km s⁻¹，平均径向速度为+22 km s⁻¹，表明其具有协同的运动学行为
• 在LGSR参考系中，CHVCs表现出平均100 km s⁻¹的向本地集团下落速度，表明其受本地集团引力束缚，且与主要成员的相互作用极少
• 在典型距离1 Mpc处，CHVCs的物理尺寸约为15 kpc，H i质量约为10⁷.⁵ M⊙，与（亚）矮星系的特性一致
• 包含23个新编目的源在内的66个CHVCs样本在天球上分布均匀，与大麦哲伦流或主要HVC复合体无明显关联
• 整个CHVCs样本的总H i质量估计为数倍10⁹ M⊙，表明这些孤立系统中蕴藏着大量气体
• 缺乏明显的恒星对应体及极少的恒星形成表明，CHVCs可能代表原始或近乎原始的坍缩天体，是研究早期星系形成和暗物质动力学的理想对象