[论文解读] A new HI catalog of Low Surface Brightness galaxies out to z=0.1 - Tripling the number of massive LSB galaxies Known

K. O’Neil, G. D. Bothun+2 more|ArXiv.org|Jun 23, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 60被引用 31

一句话总结

本研究利用阿雷西博和纳夏射电望远镜，建立了一个包含116个低表面亮度（LSB）星系的新型H I星表，其中70%（81个星系）被检测到H I信号。该研究将已知的高质量积LSB星系（M_HI ≥ 10^10 M☉）数量增加三倍，识别出38个此类系统——此前仅知约18个——表明其在重子质量中具有显著贡献，并挑战了LSB星系为低质量系统的传统假设。

ABSTRACT

Using both the Arecibo 305m and the Nancay decimetric 100-m class radio telescopes, we have observed the HI line of 116 Low Surface Brightness (LSB) galaxies from the Bothun et al. 1985 subset of LSB galaxies in the Uppsala General Catalog. The observations had a detection rate of 70%, resulting in the new determination of HI properties for 81 galaxies. Surprisingly, roughly half of the detected objects (38) have M_HI >= 10^10 M_sol, placing them into the category of massive LSB galaxies. As previously only ~18 of these `Malin 1 cousins' were known, our results have more than tripled the number of these fascinating and enigmatic systems known. Combining our results with previous studies done on the Bothun et al. catalog results in a well-defined catalog of HI properties of 526 LSB galaxies ranging in redshift space from 0 <= z <= 0.1. With this catalog in hand, we have been able to explore the parameter space occupied by LSB galaxies more completely than has been previously possible. In agreement with previous studies, our results show LSB galaxies with some of the most extreme properties of disk galaxies, including M_HI/L_B ratios often exceeding 10 M_sol/L_sol,B.

研究动机与目标

• 将低表面亮度（LSB）星系的H I含量测量范围扩展至红移z = 0.1。
• 基于博图恩等人（1985）星表的明确定义子集，确定LSB星系的H I特性。
• 评估高质量积LSB星系（M_HI ≥ 10^10 M☉）的普遍性及其质量分布，这些星系此前被严重低估。
• 改善对重子质量函数的理解，并明确LSB星系在宇宙重子物质预算中的作用。
• 检验LSB星系（尤其是高质量积星系）在盲H I巡天中因观测偏倚而被系统性遗漏的假设。

提出的方法

• 使用305米阿雷西博望远镜和100米纳夏射电望远镜进行深度H I 21 cm线观测。
• 目标为从乌普萨拉总星表中选取的博图恩等人（1985）星表子集中的116个LSB星系。
• 应用标准的射电干涉和单镜H I线检测技术，测量H I线流量、系统红移和线宽。
• 使用标准公式计算H I质量（M_HI）：M_HI = 2.8 × 10^5 × D^2 × ∫S dv，其中D为以Mpc为单位的距离，∫S dv为积分流量（单位：Jy km/s）。
• 利用LEDA和NED中的光学红移和形态学数据，进行交叉识别并优化源参数。
• 将本研究结果与以往巡天数据结合，构建了一个包含526个LSB星系的综合性H I星表，红移范围为0 ≤ z ≤ 0.1。

实验结果

研究问题

• RQ1 在本地宇宙（z ≤ 0.1）中，高质量积LSB星系（M_HI ≥ 10^10 M☉）的数量有多少？与以往估计相比如何？
• RQ2 LSB星系在本地H I质量函数和总重子质量密度中所占比例有多大？
• RQ3 由于其低表面亮度和高M_HI/L_B比值，LSB星系是否在盲H I巡天中系统性地被遗漏？
• RQ4 LSB星系的H I质量和动力学质量分布与高表面亮度（HSB）星系相比如何？
• RQ5 LSB星系的H I特性如何挑战或支持当前的星系形成与演化模型？

主要发现

• 该巡天实现了70%的H I检测率，为观测到的116个LSB星系中的81个确定了H I特性。
• 在检测到的星系中，38个（占47%）的H I质量≥ 10^10 M☉，被归类为高质量积LSB星系。
• 该结果使此前已知的高质量积LSB星系数量增加三倍以上，此前数量约为18个。
• 整合后的星表目前包含526个LSB星系，红移最高达z = 0.1，使对LSB星系参数空间的全面探索成为可能。
• 许多LSB星系表现出超过10 M☉/L☉,B的极端M_HI/L_B比值，证实其为最富含H I的盘状星系之一。
• 本研究揭示，高质量积LSB星系并非稀有，而是由于H I巡天中，特别是盲巡天中的观测偏倚而此前被遗漏。