[論文レビュー] The Westerbork Hydrogen Accretion in Local Galaxies (HALOGAS) Survey I. Survey Description and Pilot Observations

G. Heald, G. I. G. Józsa+8 more|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 66被引用数 85

ひとこと要約

HALOGAS調査は、ウェスターボルク合成電波望遠鏡（WSRT）からの深紫外H i観測を用いて、近傍のスパイラル銀河における寒冷ガス降着を調査し、パイロット銀河としてのUGC 2082、NGC 672、NGC 925、NGC 4565で拡散的ハロー状ガス構造を明らかにした。主な結果として、NGC 891に類似する大型H iハローは検出されなかったが、単純なファンネルモデルとは一致しない運動学的遅れを示す検出可能なハロー状ガスが確認され、局所的スパイラル銀河における複雑な降着ダイナミクスの可能性が示唆された。

ABSTRACT

We introduce a new, very deep neutral hydrogen (HI) survey being performed with the Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT). The Westerbork Hydrogen Accretion in LOcal GAlaxieS (HALOGAS) Survey is producing an archive of some of the most sensitive HI observations available, on the angular scales which are most useful for studying faint, diffuse gas in and around nearby galaxies. The survey data are being used to perform careful modeling of the galaxies, characterizing their gas content, morphology, and kinematics, with the primary goal of revealing the global characteristics of cold gas accretion onto spiral galaxies in the local Universe. In this paper, we describe the survey sample selection, the data acquisition, reduction, and analysis, and present the data products obtained during our pilot program, which consists of UGC 2082, NGC 672, NGC 925, and NGC 4565. The observations reveal a first glimpse of the picture that the full HALOGAS project aims to illuminate: the properties of accreting HI in different types of spirals, and across a range of galactic environments. None of the pilot survey galaxies hosts an HI halo of the scale of NGC 891, but all show varying indications of halo gas features. We compare the properties of detected features in the pilot survey galaxies with their global characteristics, and discuss similarities and differences with NGC 891 and NGC 2403.

研究の動機と目的

• 深紫外H i観測を用いて、近傍スパイラル銀河における寒冷ガス降着を調査すること。
• 銀河ハロー内の中性水素の形態、運動学、質量分布を特徴付けること。
• 銀河平面外のH iガスが星形成または降着プロセスに関連しているかどうかを特定すること。
• さまざまな銀河的環境や形態におけるハロー状ガスの性質を比較すること。
• H iデータを光学、紫外、星形成に関する多波長観測（光学、UV、星形成）と統合し、降着歴およびガスの起源を追跡すること。

提案手法

• 高空間分解能および高スペクトル分解能で、ウェスターボルク合成電波望遠鏡（WSRT）を用いて深紫外H i合成観測を実施すること。
• 高度なデータ還元および画像化技術を適用し、校正済みのデータキューブおよびH i放射のモーメントマップを生成すること。
• 回転速度の遅れを用いて、ハロー状ガスとディスクガスを区別するため、外平面ガスの運動学的モデリングを実施すること。
• 多波長データを統合：星形成に関する星の構造を特定するための光学的光度測定（INT/WMOS）、イオン化ガスの運動学的性質を調査するHα分光計測（ARC 3.5m）、星形成およびダスト分布を評価するNUV画像（GALEX）を用いること。
• HyperLedaおよびNEDデータベースを用いて、調査対象の近傍スパイラル銀河のサンプルを選定・特徴付けること。
• NGC 891やNGC 2403といった既知のシステムと比較して、パイロット銀河におけるハロー状ガス特徴を分析すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近傍スパイラル銀河のハローにおけるH iガスの広がりと形態は何か。また、NGC 891と比較するとどうなるか。
• RQ2 ハロー状ガスの速度における運動学的遅れは、単純な銀河ファンネルモデルの予測からどの程度逸脱しているか。
• RQ3 外平面H iガスの性質は、ディスクにおける星形成活動および星形成構造とどの程度相関しているか。
• RQ4 準小規模の合体やガス豊富な矮星族は、スパイラル銀河に降着するガスを供給する役割を果たしているか。
• RQ5 ハローにおけるイオン化ガスと中性ガスの相補的性質は、同じ運動学的起源と分布を持つのか。

主な発見

• パイロット調査銀河（UGC 2082、NGC 672、NGC 925、NGC 4565）は、ハロー状ガスの兆候を示しているが、NGC 891に類似する大型H iハローはいずれの銀河にも存在しなかった。
• ハロー状ガスの回転速度における運動学的遅れは、単純な銀河ファンネルモデルの予測を上回り、より複雑な降着ダイナミクスを示唆している。
• パイロット銀河における観測されたH i運動学的性質は、標準的なファンネルモデルから2倍以上も逸脱しており、より洗練された降着メカニズムの必要性を示している。
• パイロットサンプルでは、大型で広範なH iハローは検出されなかったが、4つの銀河すべてに拡散的で外平面のH i成分が同定された。
• NGC 891およびNGC 2403との比較から、ハロー状ガスの形態と運動学的性質は、さまざまな銀河的環境や傾斜角によって顕著に異なることが明らかになった。
• HALOSTARS、ARC Hα、GALEXからの多波長データを用いて、H iモデリングの検証を進めるとともに、星形成およびダストがハロー状ガス分布に与える影響を評価している。