[论文解读] Dwarfs walking in a row. The filamentary nature of the NGC3109 association

M. Bellazzini, Tom Oosterloo+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 23, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用 29

一句话总结

该论文提出，NGC 3109矮星系群是一个罕见的、高度拉长的丝状结构，其所有成员——包括新发现的狮子座P星系——均沿一条1.07 Mpc长的直线排列，并表现出一致的速度梯度。空间与运动学上的紧密关联，仅具有16.8 km s⁻¹的均方根散差，表明该星群可能通过潮汐相互作用或作为冷丝状结构被吸积而成，这与标准Λ-CDM模型的预期相悖。

ABSTRACT

We re-consider the association of dwarf galaxies around NGC3109, whose known members were NGC3109, Antlia, Sextans A and Sextans B, based on a new updated list of nearby galaxies and the most recent data. We find that the original members of the NGC3109 association, together with the recently discovered and adjacent dwarf irregular Leo P, form a very tight and elongated configuration in space. All these galaxies lie within ~100 kpc of a line that is ~1070 kpc long, from one extreme (NGC3109) to the other (Leo P), and they show a gradient in the Local Group standard of rest velocity with a total amplitude of 43 km/s Mpc and a r.m.s. scatter of just 16.8 km/s. It is shown that the reported configuration is exceptional given the known dwarf galaxies in the Local Group and its surroundings. We conclude that (a) Leo P is likely an additional member of the NGC3109 association, and (b) the association is highly ordered in space and velocity, and it is very elongated, suggesting that it has been originated by a tidal interaction or it was accreted as a filamentary sub-structure.

研究动机与目标

• 使用更新的数据重新评估NGC 3109矮星系群的空间与运动学结构。
• 确定新发现的暗淡矮星系狮子座P是否为该群的物理成员。
• 在随机组合的背景下，评估所观测到的对齐与速度梯度的统计显著性。
• 在Λ-CDM框架下，探讨该结构的起源，考虑潮汐作用或沿宇宙丝状结构的吸积。

提出的方法

• 使用M12本地星系群及邻近星系星表，并补充Dalcanton等人（2009年）和Giovanelli等人（2013年）提供的更新距离与径向速度数据。
• 建立以NGC 3109为中心的笛卡尔坐标系（Xa, Ya, Za），并引入径向坐标R，以参数化沿最佳拟合直线的距离。
• 在(Xa, Ya)和(Xa, Za)平面内分别进行独立的线性拟合，以确定三维空间中的最佳拟合直线，使用残差平方和（rmsT）作为散差度量。
• 通过在本地星系群静止参考系中沿最佳拟合直线的径向速度均方根散差（rmsV）量化速度一致性。
• 通过从M12星表中随机抽样四星系组合，开展统计检验，评估此类对齐的稀有程度。
• 将所观测结构与已知星系群（如NGC 55子群）进行比较，并通过空间与运动学一致性检验其与IC 3104的物理关联性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于空间与运动学一致性，狮子座P是否为NGC 3109星群的物理成员？
• RQ2 在本地星系群中，四星系构型的观测对齐与速度梯度有多罕见？
• RQ3 所观测的线性结构是否可由偶然对齐或随机聚集解释？
• RQ4 该丝状结构的起源是潮汐作用还是沿宇宙丝状结构的吸积？

主要发现

• 狮子座P极有可能是NGC 3109星群的物理成员，使其空间构型延伸至总长度1070 kpc。
• 五个成员（NGC 3109、天炉座星系、室女座A星系、室女座B星系和狮子座P）沿一条直线排列，全局散差仅为95.8 kpc，长度与厚度之比达11.2。
• 在本地星系群静止参考系中，径向速度表现出一致的梯度，总振幅为43 km s⁻¹，均方根散差仅为16.8 km s⁻¹。
• 此类紧密对齐与速度一致性的偶然发生概率低于0.5%，经四星系组合随机抽样验证。
• 该结构的长度（1070 kpc）与质量（≈3.2 × 10¹¹ M⊙）与引力束缚系统一致，其回转直径约为980 kpc。
• 对齐与运动学一致性强烈支持其具有共同起源，最可能源于潮汐撕裂或沿冷宇宙丝状结构的吸积。