[论文解读] Dynamics of blue compact galaxies, as revealed by their H$\\alpha$ velocity fields II. Mass models and the starburst triggering mechanism

Göran Östlin, P. Amram+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 73被引用 79

一句话总结

本研究利用法布里-珀埃特干涉仪和多波段测光，分析了六个明亮蓝致密星系（BCGs）及其两个伴星的Hα速度场和质量模型。结果表明，一半的BCGs缺乏足够的旋转支持，暗示存在动力学扰动或暗物质；形态与动力学特征共同指向矮星系并合是其星暴活动的主要触发机制。

ABSTRACT

The H$\\alpha$ velocity fields of a sample of six luminous blue compact galaxies (BCGs) and two companions have been obtained by observations with a scanning Fabry-Perot interferometer. The Fabry-Perot images, velocity fields and rotations curves have been presented in a previous paper (Paper I). In general, the velocity fields are irregular and often contain secondary dynamical components, but display overall rotation. The two companions have more regular velocity fields and rotation curves. In this article we analyse the velocity fields and dynamics together with the morphology of the studied BCGs, and present detailed mass models. In addition, we model the stellar mass content by means of multicolour surface photometry and spectral evolutionary synthesis analysis. By comparison of the masses of stars and those derived from the rotation curve, we show that about half of the galaxies cannot be supported by rotation alone. The morphology and dynamics of the BCGs suggest that the starburst activity in these galaxies are most likely triggered by mergers involving gas-rich dwarf galaxies and/or massive gas clouds.

研究动机与目标

• 利用Hα速度场确定明亮蓝致密星系（BCGs）的动力学质量分布。
• 评估恒星种群和暗物质对BCGs总质量预算的贡献。
• 通过分析动力学与形态学特征，探究星暴活动的起源。
• 检验仅靠旋转是否足以支撑观测到的速度场，或是否需要额外支持（如速度 dispersion 或非平衡动力学）。
• 评估富含气体的矮星系伴星与BCGs相互作用在触发星暴活动中的作用。

提出的方法

• 在欧洲南方天文台拉西拉天文台利用扫描法布里-珀埃特干涉仪获取高分辨率Hα速度场。
• 从Hα速度场构建旋转曲线，以推断动力学质量分布。
• 结合光学与近红外表面测光及谱谱能分布（SED）合成，建模恒星质量成分。
• 构建多组分质量模型，包含恒星、气体和暗物质晕的贡献。
• 利用速度 dispersion 测量值（σHα = 35–80 km/s）评估引力势中非旋转支持的贡献。
• 分析星系形态至较暗等高线，识别不对称性及相互作用的迹象。

实验结果

研究问题

• RQ1 BCGs中观测到的旋转速度是否可仅由旋转支持解释，还是需要额外的动力学支持？
• RQ2 年轻星暴种群与较老恒星种群在总恒星质量和光度中分别贡献多少？
• RQ3 暗物质晕在这些系统引力势中贡献了多少？
• RQ4 BCGs及其伴星的动力学与形态学特性在多大程度上支持或反驳并合驱动星暴模型？
• RQ5 富含气体的矮星系伴星在触发观测到的星暴活动中的作用是什么？

主要发现

• 约一半的BCGs无法仅靠旋转维持，其观测到的旋转速度不足以平衡引力坍缩。
• Hα速度场显示出大尺度异常特征和次级成分，包括逆向旋转，表明存在动力学扰动。
• 综合种群（星暴 + 老年）的恒星质量-光度比（M/LV）约为1，表明老年恒星种群主导质量预算。
• 尽管年轻星暴种群主导光学光度，但其对总恒星质量的贡献仅占1–5%。
• 在两个BCGs中，Hα旋转曲线范围内直接观测到暗物质存在的证据；在另外两个中，发现边缘证据。
• 形态学分析显示恒星和气体存在显著的大尺度不对称性，有明显正在进行或近期发生的相互作用迹象，支持星暴起源于并合触发的假设。