[论文解读] HI study of extremely metal-deficient dwarf galaxies. I. The Nancay Radio Telescope observations of twenty-two objects

S. A. Pustilnik, Jean‐Michel Martin|ArXiv.org|Jan 17, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 92被引用 27

一句话总结

本研究利用纳夏射电望远镜对22个极低金属丰度（XMD）矮星系进行了H i 21-cm线观测，检测到18个星系，并对其中4个给出了上限。研究揭示了H i质量（相差两个数量级）和蓝光绝对星等（相差两个数量级）的显著差异，其中70%的星系显示出相互作用的证据，显著扩展了已知H i参数的XMD星系样本，为统计分析其演化和气体含量提供了支持。

ABSTRACT

The goal of this study is to measure parameters of the integrated HI emission for twenty-two dwarf galaxies with oxygen abundance 12+log(O/H) in the range of 7.42 to 7.65, which are representatives of the eXtremely Metal-Deficient (XMD) galaxy group. Some of them are expected to be similar to the well-known candidates for local young galaxies, IZw18 and SBS 0335-052 that have most of their baryon mass in the form of neutral gas. Therefore, the HI 21-cm line observations are crucial to understanding their group and individual properties. The Nancay Radio Telescope (NRT) with the upgraded focal receiver was used for observations of the 21-cm HI-line. This permitted the detection of the faintest sources with rms of ~1 mJy per 10.5 km/s resolution element. For eighteen detected galaxies we present the parameters of their integrated HI line emission and describe the data on individual objects in more detail. For four undetected XMD galaxies, we give upper limits on their M$(HI). For 70% of the twenty studied non low surface brightness XMD galaxies, we find evidence (both from HI and optical data) for their interaction with neighboring objects. In the brief discussion of the group HI properties of the observed subsample (the total O/H range is of 0.23 dex, or a factor of 1.7), we underline the broad distributions of the HI mass (range is of 2 orders of magnitude), of the ratio M(HI)/L_B (of 1 order of magnitude), and of the blue luminosity (range is of 2 orders of magnitude). We also obtained HI parameters of six galaxies that do not belong to the XMD sample. These data increase the number of XMD galaxies with known integrated HI parameters (or upper limits) by a factor of two. This allows us to address statistical properties of this group, which will be presented in a forthcoming paper. (Abridged).

研究动机与目标

• 测量22个极低金属丰度（XMD）矮星系的积分H i发射参数，其12+log(O/H)范围为7.42至7.65。
• 通过分析H i和光学数据，评估相互作用和潮汐力在触发XMD星系中恒星形成中的作用。
• 通过提供18个星系的新测量值或上限，以及4个新上限，扩大已知H i特性的XMD星系样本。
• 研究在AM 0624–261方向附近检测到的微弱H i源的性质，可能为一个新的高速H i云（HVC）。

提出的方法

• 使用升级后的焦点接收器，通过纳夏射电望远镜（NRT）进行观测，达到约1 mJy每10.5 km s⁻¹速度通道的灵敏度。
• 测量了22个XMD矮星系的H i 21-cm线发射，对检测到的源计算了积分线参数（流量、速度宽度、系统红移速度）。
• 利用相同的灵敏度和波束特性，对4个未检测到的XMD星系计算了H i质量的上限。
• 结合光学数据和形态学分析，评估XMD样本中相互作用或并合的迹象。
• 将AM 0624–261方向V_hel = 188 km s⁻¹处检测到的H i源，与已知HVC在流量、速度宽度和角位置方面进行比较，以评估其性质。
• 利用NED、LEDA和SDSS的数据交叉验证星系属性及其环境背景。

实验结果

研究问题

• RQ1 22个12+log(O/H) ≤ 7.65的XMD矮星系的积分H i参数（流量、速度宽度、质量）是什么？
• RQ2 在O/H范围仅0.23 dex的狭窄区间内，XMD星系的H i质量和蓝光绝对星等如何变化？
• RQ3 基于H i和光学数据，非LSB XMD星系中有多大比例显示出相互作用或并合的证据？
• RQ4 AM 0624–261方向V_hel = 188 km s⁻¹处的微弱H i源是否为一个新的高速H i云（HVC）？
• RQ5 XMD星系的H i特性与同一样本中非XMD星系的H i特性相比如何？

主要发现

• 18个XMD矮星系在H i 21-cm发射中被检测到，其H i质量范围从约2 × 10⁷ M⊙至约3 × 10⁹ M⊙，相差两个数量级。
• 检测到的XMD星系的蓝光绝对星等（M_B）范围从-12.5至-17.7，表明其蓝光亮度存在两个数量级的差异。
• 在样本中70%的非LSB XMD星系中，H i和光学数据均显示与邻近天体存在明显的相互作用或并合迹象。
• 4个XMD星系未被检测到，其H i质量和M(Hi)/L_B比值的上限已建立，从而改善了对其气体含量的约束。
• 在V_hel = 188 km s⁻¹处发现一个微弱H i源，积分流量为0.77 Jy km⁻¹，W₅₀ = 37 ± 5 km s⁻¹，很可能属于一个新的高速H i云（HVC 234.3-16.8+208），其流量和速度宽度与附近已知HVC一致。
• 本研究将已知积分H i参数或上限的XMD星系数量翻倍，为未来统计分析其整体性质提供了可能。