[论文解读] Galaxy peculiar velocities in the Zone of Avoidance

Khaled Said, R. C. Kraan‐Korteweg+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用 3

一句话总结

本文提出了一种基于深度HI和近红外光度数据校准的新近红外Tully-Fisher关系，用于测量银道面避免区（ZoA）内星系的奇特速度，克服了尘埃消光的限制。利用HI帕克斯深部ZoA巡天和2MASX红移ZoA巡天，该研究为南银道面避免区中120个明亮且倾斜的螺旋星系测定了精确的距离和奇特速度，揭示了朝向大吸引子的明显吸积运动，速度高达2500 km/s，且在观测误差范围内验证了早期大吸引子模型。

ABSTRACT

Dust extinction and stellar confusion of the Milky Way hinder the detection of galaxies at low Galactic latitude, creating the so-called Zone of Avoidance (ZoA). This has hampered our understanding of the local dynamics, cosmic flow fields and the origin of the Cosmic Microwave Background dipole. The ZoA ($|b| \le 5^\circ$) is also excluded from the "whole-sky" Two Micron All-Sky Survey (2MASS) Redshift Survey (2MRS) and 2MASS Tully-Fisher Survey (2MTF). The latter aims to provide distances and peculiar velocities for all bright inclined 2MASS galaxies with $K_s^o$ $\leq 11\hbox{$.\!\!^{ m m}$}25$. Correspondingly, knowledge about the density distribution in the ZoA remains limited to statistical interpolations. To improve on this bias we pursued two different surveys to fill in the southern and northern ZoA. These data will allow a direct measurement of galaxy peculiar velocities. In this paper we will present a newly derived optimized Tully-Fisher (TF) relation that allow accurate measures of galaxy distances and peculiar velocities for dust-obscured galaxies. We discuss further corrections for magnitudes and biases and present some preliminary results on flow fields in the southern ZoA.

研究动机与目标

• 克服光学和近红外巡天在银道面避免区（ZoA）因尘埃消光和恒星混淆带来的限制。
• 利用新校准的近红外Tully-Fisher关系，测量ZoA内星系的精确奇特速度。
• 通过结合帕克斯和南赛射电望远镜的HI红移数据与IRSF望远镜的深度近红外光度数据，填补南银道面避免区的观测空白。
• 通过整合本研究数据与2MTF巡天数据，实现完整的全天区奇特速度巡天。
• 测试大尺度结构的宇宙学模型，特别是大吸引子对本地宇宙流的影响。

提出的方法

• 利用盲HI巡天（HIZoA和2MASX Redshift ZoA）探测ZoA内的星系，避免消光和混淆问题。
• 通过IRSF 1.4米望远镜进行后续J、H、Ks波段光度测量，获取Tully-Fisher关系所需的精确星等。
• 基于888个星系校准新的近红外Tully-Fisher模板关系，采用等深线星等，并对倾角和消光进行修正。
• 将奇特速度定义为哈勃流速度（由TF距离得出）与观测红移速度之差，通过幅度、宽度和本征弥散误差的二次组合进行误差传播。
• 通过在银经和退行速度空间中插值构建奇特速度流场图，使用彩色标记星系，并以大吸引子中心为参考。
• 使用参数：v_A = 535 km/s，d_A = 4844 km/s，c_A = 1430 km/s，n_A = 1.7，将观测到的奇特速度与Faber & Burstein的大吸引子模型进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 尽管存在尘埃消光，是否能够有效校准近红外Tully-Fisher关系以测量银道面避免区的奇特速度？
• RQ2 南银道面避免区观测到的奇特速度在多大程度上证实了朝向大吸引子的预测吸积模式？
• RQ3 在ZoA中，随着红移增加，奇特速度误差和样本完整性如何变化？
• RQ4 在ZoA中纳入HI探测星系是否能提高全天区宇宙流模型的准确性？
• RQ5 单一大吸引子模型在多大程度上拟合南银道面避免区的观测奇特速度数据？

主要发现

• 成功测量了南银道面避免区120个明亮且倾斜的螺旋星系的奇特速度，其中大多数速度值在|v_pec| ≤ 1000 km/s范围内，异常值最高达|v_pec| ≤ 2500 km/s。
• 奇特速度图显示了朝向大吸引子的明显吸积模式，与Faber & Burstein模型一致，尤其在GA区域中log W > 2.3且倾角i < 0.5的星系中表现明显。
• 将样本扩展至v_obs ≤ 9000 km/s，以更好地探测大吸引子后方的吸积运动以及更遥远的沙普利集中区。
• 奇特速度误差通常为几百km/s，随着距离增加而增大，原因包括采样稀疏化和更高红移。
• 新校准的Tully-Fisher关系基于等深线星等，并对消光和倾角进行修正，可在ZoA中实现稳健的距离和速度测量。
• 将本研究数据与2MTF巡天数据结合，将实现首次完整的全天区奇特速度巡天，显著提升宇宙流建模精度。