[论文解读] Dark and luminous matter in the NGC 3992 group of galaxies, I. The large barred spiral NGC 3992

Roelof Bottema, Marc Verheijen|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Apr 19, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用 15

一句话总结

本研究对棒旋星系NGC 3992及其伴星系进行了高分辨率H i观测，揭示了中心存在H i空洞，表明存在强烈的棒驱动气体内流。旋转曲线特征与非指数型光度分布相关联，略微偏好次最大盘模型，尽管最大盘情景在非异常的M/L比下依然成立，表明棒可能由高盘质量贡献维持。

ABSTRACT

Detailed neutral hydrogen observations have been obtained of the large barred spiral galaxy NGC 3992 and its three small companion galaxies, UGC 6923, UGC 6940, and UGC 6969. For the main galaxy, the HI distribution is regular with a low level radial extension outside the stellar disc. However, at exactly the region of the bar, there is a pronounced central HI hole in the gas distribution. Likely gas has been transported inwards by the bar and because of the emptyness of the hole no large accretion events can have happened in recent galactic times. The gas kinematics is very regular and it is demonstrated that the influence of the bar potential on the velocity field is negligible. A precise and extended rotation curve has been derived showing some distinct features which can be explained by the non-exponential radial light distribution of NGC 3992. The decomposition of the rotation curve gives a slight preference for a sub maximal disc, though a range of disc contributions, up to a maximum disc situation fits nearly equally well. For such a maximum disc contribution, which might be expected in order to generate and maintain the bar, the required mass-to-light ratio is large but not exceptional.

研究动机与目标

• 利用详细的H i运动学确定棒旋星系NGC 3992的质量分布。
• 评估发光物质（盘、核球）与暗物质对旋转曲线的贡献。
• 研究NGC 3992中的棒是否与最大盘或次最大盘情景一致。
• 评估观测到的H i空洞对近期气体吸积与棒演化的影响。
• 建立盘的质量-光度比及其在棒稳定性中作用的约束。

提出的方法

• 利用Westerbork综合孔径射电望远镜（WSRT）获取NGC 3992及其三颗伴星系的高灵敏度、高角分辨率H i谱线观测数据。
• 构建详细的H i速度场，并基于运动学数据推导出延伸且精确的旋转曲线。
• 利用光学数据进行旋转曲线分解，分离盘、核球与暗物质组分的贡献。
• 应用Tremaine & Weinberg（1984）方法估算棒的图案速度，评估其动力学性质。
• 利用NGC 3992的非指数型径向光度分布解释旋转曲线中的特征，避免对指数盘模型的假设。
• 在从次最大盘到最大盘的各类盘质量贡献范围内，评估盘的质量-光度比（M/L），以检验稳定性与棒的维持机制。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 3992中的中性氢分布如何？它揭示了气体输运与吸积历史的哪些信息？
• RQ2 棒势如何影响观测到的H i速度场？非轴对称结构在多大程度上扭曲了旋转曲线？
• RQ3 盘对总旋转曲线的相对贡献是多少？数据是否偏好最大盘或次最大盘情景？
• RQ4 NGC 3992盘的质量-光度比是否与稳定、长寿命棒的预期一致？
• RQ5 旋转曲线中的特征是否可由星系的非指数型光度分布解释，而非依赖于暗物质亚结构？

主要发现

• NGC 3992的H i分布显示为一个规则且延伸的盘，其在棒的径向范围处存在显著的中心空洞，表明存在强烈的气体向内输运。
• 在棒区域之外未观测到显著的H i速度场畸变，表明棒的动力学影响局限于局部区域，在大尺度上微弱。
• 推导出的旋转曲线表现出与盘的非指数型径向光度分布相关联的显著特征，而无需依赖暗物质亚结构来解释。
• 旋转曲线分解显示略微偏好次最大盘，但包括最大盘情景在内的多种盘贡献水平均能近乎同样良好地拟合数据。
• 在最大盘情形下，所需的质量-光度比虽大但不过分，仍处于晚型螺旋星系的合理范围内。
• 中心H i空洞的空旷性支持近期未发生重大气体吸积，表明棒已长期活跃且未经历近期外部供能。