[论文解读] HERschel Observations of Edge-on Spirals (HEROES). II: Tilted-ring modelling of the atomic gas disks

F. Allaert, Gianfranco Gentile+10 more|ThinkIR: The University of Louisville's Institutional Repository (University of Louisville)|Jul 11, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 85被引用 6

一句话总结

本研究利用新的和重新处理的HI 21-cm数据，对六种俯视螺旋星系的原子气体盘进行倾斜环建模，揭示了翘曲、展宽以及近期相互作用的迹象。主要发现包括：NGC 4217中存在一个共面的H I环，可能源自一次小质量并合事件；NGC 5529中存在径向内流；NGC 5907的外盘呈现不对称性，所有这些现象均表明动力学扰动仍在持续或近期发生，而内盘则保持稳定。

ABSTRACT

Context. Edge-on galaxies can offer important insights in galaxy evolution as they are the only systems where the distribution of the different components can be studied both radially and vertically. The HEROES project was designed to investigate the interplay between the gas, dust, stars and dark matter (DM) in a sample of 7 massive edge-on spiral galaxies. Aims. In this second HEROES paper we present an analysis of the atomic gas content of 6 out of 7 galaxies in our sample. The remaining galaxy was recently analysed according to the same strategy. The primary aim of this work is to constrain the surface density distribution, the rotation curve and the geometry of the gas disks in a homogeneous way. In addition we identify peculiar features and signs of recent interactions. Methods. We construct detailed tilted-ring models of the atomic gas disks based on new GMRT 21-cm observations of NGC 973 and UGC 4277 and re-reduced archival HI data of NGC 5907, NGC 5529, IC 2531 and NGC 4217. Potential degeneracies between different models are resolved by requiring a good agreement with the data in various representations of the data cubes. Results. From our modelling we find that all but one galaxy are warped along the major axis. In addition, we identify warps along the line of sight in three galaxies. A flaring gas layer is required to reproduce the data only for one galaxy, but (moderate) flares cannot be ruled for the other galaxies either. A coplanar ring-like structure is detected outside the main disk of NGC 4217, which we suggest could be the remnant of a recent minor merger event. We also find evidence for a radial inflow of 15 +- 5 km/s in the disk of NGC 5529, which might be related to the ongoing interaction with two nearby companions. (Abridged)

研究动机与目标

• 以一致的方式约束俯视螺旋星系中原子气体盘的面密度分布、旋转曲线和几何形态。
• 在大质量俯视螺旋星系的气体盘中识别异常特征和近期相互作用的迹象。
• 评估相互作用对原子气体动力学和结构的影响，特别是外区的影响。
• 为未来利用所推导的旋转曲线进行暗物质分布的动力学建模提供基础。

提出的方法

• 对六种俯视螺旋星系的HI数据立方体应用倾斜环建模，使用新的GMRT 21-cm观测数据和重新处理的档案数据。
• 通过每圈拟合位置角、倾角、系统速度和旋转速度等模型参数，以重现观测到的通道图和位置-速度图。
• 通过要求在多个数据表示形式（包括通道图、位置-速度图和矩图）之间保持一致性，解决模型之间的退化问题。
• 通过比较残差和动力学特征，检验模型与观测到的不对称性、翘曲和展宽的一致性。
• 通过拟合内盘区域的速度梯度，量化径向内流。
• 通过视觉检查和气体特征的空间偏移分析，评估外部结构（如潮汐尾或伴星系）的存在。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过倾斜环建模，这些俯视螺旋星系中原子气体盘的真实几何形态和动力学特性是什么？
• RQ2 在星系的气体分布和动力学中是否存在近期相互作用或并合的迹象？
• RQ3 气体盘中的翘曲和展宽在多大程度上与动力学扰动或外部影响相关？
• RQ4 在存在伴星系的系统中，内盘和外盘在动力学行为上存在何种差异？
• RQ5 径向内流或共面环状结构能否与特定的相互作用事件相关联？

主要发现

• 除一个星系外，所有星系在主轴方向均表现出翘曲，其中三个星系还显示出视线方向的翘曲，表明气体具有复杂的三维几何结构。
• 在NGC 4217主盘外侧检测到一个共面的环状H I结构，很可能为近期小质量并合事件的残余物。
• 在NGC 5529的气体盘中发现15 ± 5 km s⁻¹的径向内流，可能由附近伴星系的持续吸积驱动。
• NGC 5907的外H I盘表现出强烈的不对称性和翘曲，其破坏迹象与近期相互作用一致。
• NGC 4217、NGC 5529和NGC 5907的内盘表现出规则的动力学特性，基本未受外部相互作用影响。
• 在距离NGC 973投影距离36 kpc处发现一个矮伴星系，但现有数据中无光学对应体。