[论文解读] Dynamics of blue compact galaxies, as revealed by their H-alpha velocity fields I. The data, velocity fields and rotation curves

Göran Östlin, P. Amram+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 39

一句话总结

本研究利用欧洲南方天文台3.6米望远镜上的高分辨率法布里-珀罗干涉仪，对6个明亮蓝致密星系（BCGs）及其2个星暴伴星系进行了迄今为止最全面的H𝛼速度场和旋转曲线分析。结果揭示，BCGs表现出复杂的、受扰动的速度场，表明存在非圆周运动；而伴星系则显示出规则的旋转特征；动力学质量范围约为2×10⁸至10¹⁰ M⊙，部分系统中电离气体质量可达总质量的50%，表明存在显著的非旋转支持及动力学复杂性。

ABSTRACT

Observations of six luminous blue compact galaxies (BCGs) and two star forming companion galaxies were carried out with the CIGALE scanning Fabry-Perot interferometer attached to the ESO 3.6m telescope on La Silla. The observations were made in the H-alpha emission line which is prominent in BCGs. A velocity sampling of 5 km/s and a pixel size of 0.9 arcseconds were used. In this paper we present the observations and the data together with the velocity fields and the derived rotation curves. In addition we provide rough estimates of the total dynamical mass and of the ionised gas mass for each galaxy. All galaxies display rotation, but while the companion galaxies have regular velocity fields, those of the BCGs are complex and appear perturbed. This is the most extensive study to date of the optical velocity fields of BCGs. The interpretation of these results will be presented in a forthcoming paper (Paper II).

研究动机与目标

• 利用高光谱和高空间分辨率，绘制明亮蓝致密星系（BCGs）的详细光学速度场。
• 推导BCGs及伴星系的旋转曲线，并估算其动力学质量和电离气体质量。
• 研究BCGs的运动学复杂性，并评估旋转是否足以支持其动力学。
• 提供来自单一仪器和同一观测周期的同质化数据集，以实现样本间的统一比较。
• 为第二篇论文中解释BCGs中星暴活动的动力学触发机制奠定基础。

提出的方法

• 观测使用位于智利拉西拉的欧洲南方天文台3.6米望远镜上的CIGALE扫描法布里-珀罗干涉仪进行。
• 以5 km/s的径向速度分辨率和每像素0.91角秒的空间采样观测H𝛼发射线。
• 通过法布里-珀罗干涉仪的24个扫描步长重建速度场，达到光谱分辨率R ≥ 9000（34 km/s）。
• 通过将位置-速度剖面拟合到速度场，假设为圆周旋转，推导旋转曲线。
• 在假设旋转支持的前提下，根据旋转曲线的振幅估算动力学质量。
• 基于积分H𝛼流量，利用标准再结合理论计算电离气体质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 蓝致密星系是否表现出规则旋转，还是其速度场主要受非圆周运动主导？
• RQ2 BCGs的动力学质量在多大程度上由旋转支持？该估算值与电离气体质量相比如何？
• RQ3 BCGs的运动学特征与同一样本中孤立星暴伴星系有何不同？
• RQ4 BCGs中电离气体质量占总质量的比例是多少？该比例是否与运动学复杂性相关？
• RQ5 所观测到的速度场能否由简单盘模型解释，还是需要更复杂的动力学结构？

主要发现

• 所有六个BCGs均表现出复杂且受扰动的速度场，表明存在显著的非圆周运动和动力学扰动。
• 两个伴星系显示出规则且对称的速度场，与稳定旋转盘一致。
• BCGs的旋转曲线常呈不规则或平顶形态，表明简单圆周旋转模型不足以描述其动力学。
• BCGs的动力学质量范围约为2×10⁸ M⊙至~10¹⁰ M⊙，其中最大值出现在ESO 400-G43和ESO 350-IG38中。
• 电离气体质量范围约为10⁷至10⁹ M⊙，在ESO 350-IG38、ESO 338-IG04和ESO 400-G43中，电离气体质量与动力学质量之比超过50%。
• 部分星系中的次级结构（如ESO 350-IG38）表现出独特的运动学特征，包括垂直排列的主轴和非均匀旋转，表明其具有动力学独立性。