[论文解读] Extraplanar diffuse ionized gas in a small sample of nearby edge-on galaxies

J. Rossa, R.‐J. Dettmar|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 5被引用 6

一句话总结

本研究对九个邻近的侧向螺旋星系进行了窄带Hα成像，以探测星系盘面外的弥散电离气体（eDIG），在四个星系（如NGC 4634、NGC 3044）中检测到eDIG，其延伸范围达z ≤ 2 kpc，星形成速率（SFRs）在0.05至0.7 M☉ yr⁻¹之间。结果表明，eDIG与星形成活动密切相关，并且基于S₆₀/S₁₀₀与L_FIR/D²₂₅的诊断图可预测宁静星系中星系晕气体的存在。

ABSTRACT

We present narrowband H-alpha imaging data of a small survey of nearby edge-on spiral galaxies, aiming at the detection of `extraplanar' diffuse ionized gas (DIG). A few of our studied edge-on spirals show signs of disk-halo interaction (DHI), where extended line emission far above the galactic plane of these galaxies is detected. In some cases an extraplanar diffuse ionized gas (eDIG) layer is discovered, e.g., NGC4634, NGC 3044, while other galaxies show only filamentary features reaching into the halo (e.g., IC 2531) and some galaxies show no sign of eDIG at all. The extraplanar distances of the DIG layer in our narrowband H-alpha images reach values of z<= 2 kpc above the galactic plane. The derived star formation rates (SFRs) from the H-alpha flux of the studied galaxies range from 0.05-0.7 M_{sun}/yr, neglecting a correction for internal absorption. The variation of the SFR values among our sample galaxies reflects the diversity of star formation within this sample. A diagnostic diagram is introduced, which allows to predict the existence of gas halos in `quiescent' galaxies based on the ratio S_{60}/S_{100} versus L_{FIR} / D^2_{25} in this diagram. We compare the positions of the non--starburst galaxies with starburst galaxies, since these galaxies populate distinct positions in these diagrams.

研究动机与目标

• 利用窄带Hα成像探测并表征邻近侧向螺旋星系中的星系盘面外弥散电离气体（eDIG）。
• 研究正常（非星暴）螺旋星系中eDIG与星形成活动的相关性。
• 评估超新星和星形成能量输入在驱动盘-晕相互作用（DHI）中的作用。
• 基于FIR与射电流量比开发一种诊断工具，以预测宁静星系中气体晕的存在。

提出的方法

• 使用欧洲南方天文台的拉西拉望远镜对九个邻近的侧向螺旋星系进行了窄带Hα CCD成像。
• 通过测量Hα流量推导星形成速率（SFRs），假设不进行内部消光校正。
• 对eDIG的形态进行分析，以区分均匀层、丝状结构和羽流。
• 构建诊断图，使用S₆₀/S₁₀₀与L_FIR/D²₂₅的比值，以根据DHI潜力对星系进行分类。
• 利用理论模型（如“烟囱”情景）解释星系晕中丝状结构的成因。
• 与已知的星暴星系和非星暴星系进行对比分析，以识别DHI发生趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些邻近的侧向螺旋星系在其星系晕中表现出可探测的星系盘面外弥散电离气体（eDIG）？
• RQ2 星系盘中的星形成速率（SFR）与星系晕中eDIG的存在和范围之间存在何种相关性？
• RQ3 FIR与射电流量比S₆₀/S₁₀₀与L_FIR/D²₂₅能否预测宁静星系中气体晕的存在？
• RQ4 导致观测到的eDIG形态的物理机制（如超新星驱动的烟囱、激波等）是什么？
• RQ5 为何一些正常螺旋星系尽管存在星形成，却未表现出盘-晕相互作用的迹象？

主要发现

• 四个星系（NGC 4634、NGC 3044、IC 2531和NGC 4302）显示出明显的星系盘面外弥散电离气体（eDIG）迹象，最远延伸至z ≤ 2 kpc的星系平面以上。
• 检测到eDIG的星系的星形成速率（SFRs）在0.05至0.7 M☉ yr⁻¹之间，表明SFR与eDIG存在直接关联。
• NGC 4634中的eDIG层呈对称且均匀分布，与NGC 891中观察到的非对称、丝状结构形成鲜明对比。
• NGC 4634中的丝状结构被解释为超新星驱动喷流可能形成的“烟囱”，但需更高分辨率观测以确认。
• 三个星系（包括NGC 4244）未检测到可探测的eDIG，表明盘-晕相互作用并非正常晚型螺旋星系的普遍特征。
• 基于S₆₀/S₁₀₀与L_FIR/D²₂₅的诊断图成功将宁静星系与星暴星系区分开，可预测非星暴系统中气体晕的存在。