[论文解读] A Virgo Environmental Survey Tracing Ionised Gas Emission. VESTIGE VIII. Bridging the cluster-ICM-galaxy evolution at small scales

A. Longobardi, A. Boselli+21 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2020

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 135被引用 4

一句话总结

本研究利用VESTIGE Hα、赫歇尔SPIRE 250 µm和VIVA HI数据，测量了三个室女座星系团星系（NGC 4330、NGC 4522、NGC 4654）在 ram 压力剥离尾迹中的远红外尘埃发射。研究发现，尘埃与电离气体和原子气体在尾迹中紧密共存，尘气质量比约为10⁻³—比星系盘中的值低至15倍，表明为由外向内的剥离过程，支持 ram 压力是将尘埃注入星系际介质（ICM）的关键机制。

ABSTRACT

15 pages, 7 images, 4 tables. Accepted on A\&A

研究动机与目标

• 通过分析剥离的星际介质中尘埃与气体的相对分布及质量比，建立星系-ICM-星系团在小尺度上的演化联系。
• 确定在经历 ram 压力剥离的星系中，尘埃是否遵循与电离气体和原子气体相同的剥离模式。
• 量化剥离尾迹中的尘气质量比，并将其与星系的恒星质量、金属丰度和尘埃温度等属性关联。
• 评估 ram 压力剥离在将尘埃注入星系际介质（ICM）中的作用，从而促进其金属丰度的富集。

提出的方法

• 综合分析 VESTIGE Hα、赫歇尔SPIRE 250 µm 和 VIVA HI 数据，追踪剥离尾迹中电离气体、原子氢和尘埃的空间分布。
• 测量 250 µm 波段的远红外通量密度和 HI 通量密度，以推断尾迹中尘埃和气体的质量。
• 计算尘气质量比随星系恒星质量、金属丰度和尘埃温度的变化关系。
• 利用尘埃温度估计值（NGC 4330 和 NGC 4522 的 Td ≲25 K；NGC 4654 的 Td ≲20 K）推断剥离物质的物理条件。
• 将观测到的尘气比与邻近星系主星系盘中的尘气比进行比较，评估相对耗竭程度。
• 通过估算在 ram 压力剥离条件下约 3.2 M⊙ yr⁻¹ 的尘埃注入速率，评估对 ICM 金属丰度富集的潜在影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在室女座星系团星系的剥离尾迹中，尘埃、电离气体（Hα）和原子气体（HI）的空间分布如何比较？
• RQ2 剥离的星际介质中尘气质量比是多少？与星系主盘中的比值相比如何？
• RQ3 剥离成分中尘气质量比与星系金属丰度之间是否存在相关性？这对我们理解尘埃分布有何启示？
• RQ4 剥离尾迹中的尘埃有多冷？其温度反映了何种剥离机制？
• RQ5 ram 压力剥离在多大程度上促进了尘埃向星系际介质（ICM）的注入？

主要发现

• 剥离尾迹中尘埃的分布与 Hα 和 HI 辐射气体高度一致，延伸范围超过由 B 波段 25 等高线定义的光学盘范围。
• NGC 4330、NGC 4522 和 NGC 4654 尾迹中的尘气质量比分别为 2.0 ± 0.6 × 10⁻³、0.7 ± 0.1 × 10⁻³ 和 0.4 ± 0.03 × 10⁻³，显著低于类似星系主星系盘中的值。
• 观测到尘气质量比与金属丰度呈负相关趋势，表明在金属丰度较高的星系中，尘埃更集中于中心区域。
• 剥离的尘埃温度较低，NGC 4330 和 NGC 4522 的温度 ≤25 K，NGC 4654 的温度 ≤20 K，与星际介质由外向内的剥离过程一致。
• 观测到的尘气比值和低温特征支持星系优先从外向内剥离的解释，即外层较冷且富含尘埃的区域首先被剥离。
• 在室女座星系团中心附近 3° 范围内检测到尾迹中的尘埃，与在 1 Mpc 范围内探测到的弥散 ICM 尾迹尘埃一致，支持 ram 压力剥离是 ICM 尾迹尘埃注入的主要机制，其注入速率为 ~3.2 M⊙ yr⁻¹。