[论文解读] 3D spectroscopy with VLT/GIRAFFE - II: Are Luminous Compact Galaxies merger remnants ?

M. Puech, F. Hammer+3 more|ArXiv.org|Mar 21, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 41被引用 37

一句话总结

本研究利用甚大望远镜/GIRAFFE的3D光谱法分析了红移z=0.4–0.75的17个明亮致密星系（LCGs）的运动学特性，发现仅有18%表现出典型的盘状旋转速度场，而大多数表现出复杂的动力学行为。结果支持LCGs起源于合并事件，其中约一半可能处于非平衡或速度弥散主导状态，为‘螺旋星系重建情景’提供了有力证据，即LCGs是大质量螺旋星系在盘状结构重新形成之前的并合后阶段。

ABSTRACT

Luminous Compact Galaxies are enigmatic sources by many aspects. They can reach the luminosity of the Milky Way within a radius of only a few kpc. They also represent one of the most rapidly evolving populations of galaxies since they represent up to 1/5 of the luminous galaxies at redshift z= 0.7 while being almost absent in the local Universe. The measurement of their dynamics is crucial to our understanding of LCGs since this has the potential of telling us which physical process(es) that drives them, and ultimately to link them to the existing present-day galaxies. Here we derive the 3 dimensional velocity fields and velocity dispersion (sigma) maps of 17 Luminous Compact Galaxies selected from the Canada France Redshift Survey and the Hubble Deep Field South with redshifts ranging from z=0.4 to z=0.75. We find that only 18% of them show rotational velocity fields typical of rotating disks, the others showing more complex kinematics. Assuming that LCGs are not too far from equilibrium, about half of LCGs then appear to be either non-relaxed objects, or objects that are not supported by velocity dispersion alone. This supports the view that an important fraction of LCGs are probably mergers. It brings additional support to the ``spiral rebuilding scenario'' in which LCGs correspond to a previous or post-merger phase before the disk re-building.

研究动机与目标

• 利用3D光谱法研究高红移（z=0.4–0.75）明亮致密星系（LCGs）的动力学特性。
• 评估LCGs是否处于动力学平衡状态，以及其运动学是由旋转还是速度弥散主导。
• 通过分析其速度场和速度弥散图，检验LCGs是否为并合残余物的假设。
• 评估‘螺旋星系重建情景’的有效性，即LCGs代表大质量螺旋星系在盘状结构重新形成前的并合后阶段。

提出的方法

• 利用甚大望远镜上的GIRAFFE仪器进行3D光谱观测，获取17个LCGs的空间分辨速度场和速度弥散（σ）图。
• 样本来自加拿大-法国红移巡天和哈勃深空场南区，确保所选为明亮、致密、正在形成恒星的星系。
• 动力学图由[OII]发射线推导，光谱分辨率约为10,000，可检测速度梯度和弥散峰值。
• 在近似平衡态的假设下解释星系动力学，将观测到的动力学特性与旋转盘或速度弥散主导系统的预期进行比较。
• 通过长条缝光谱模拟，表明仅使用单一定向角数据时，存在将复杂LCG错误分类为速度弥散主导的高风险。
• 将观测结果与流体动力学模拟（如Cox等人的研究）及并合模型进行理论对比，以解释观测到的动力学复杂性。

实验结果

研究问题

• RQ1 LCGs的动力学特性是否支持其起源于并合事件，还是与孤立盘状系统一致？
• RQ2 LCGs在多大程度上由旋转支持，而非速度弥散支持，这对其动力学状态有何含义？
• RQ3 观测到的速度场与涉及大质量并合的螺旋星系重建情景的预测相比如何？
• RQ4 长条缝光谱能否可靠表征LCGs的真实动力学特性，还是必须依赖3D光谱法以避免误读？
• RQ5 有多少比例的LCGs表现出近期或正在进行的相互作用迹象，这些迹象如何与它们的致密形态相关？

主要发现

• 在所研究的17个LCG中，仅有18%的速度场与旋转盘一致，表明大多数并非简单的旋转系统。
• 其余82%表现出复杂动力学，无明显旋转对称性，暗示其处于非平衡状态或非旋转支持状态。
• 约一半的LCG似乎处于非平衡或速度弥散主导状态，支持其为并合后阶段的观点。
• 观测到的动力学复杂性与孤立盘状系统演化模型不符，而与大质量并合残余物的预期一致。
• 模拟结果表明，若仅使用长条缝光谱，至少有两个星系（CFRS03.0645和CFRS03.0508）会被错误分类为速度弥散主导，凸显3D光谱法的必要性。
• 结果强烈支持‘螺旋星系重建情景’，即LCGs代表大质量并合后、盘状结构重新形成前的短暂阶段。