[论文解读] Study of galaxies in the Lynx-Cancer void. VI. HI-observations with the Nancay Radio Telescope

S. A. Pustilnik, Jean‐Michel Martin|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Aug 29, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用 6

一句话总结

本研究利用南京射电望远镜对 Lynx-Cancer 空洞中的45个星系进行了新的HI观测，将空洞星系样本扩大至103个。研究发现，与局部体积中密度较高的环境内的类似星系相比，空洞星系系统性地富含气体——其单位蓝光 luminosity 的HI质量平均高出39%，这为低密度区域因外部扰动减少和金属丰度较低而导致演化更缓慢提供了有力证据。

ABSTRACT

Context. Void population consists mainly of late-type and low surface brightness (LSB) dwarf galaxies whose atomic hydrogen is the main component of their baryonic matter. Therefore, observations of void galaxy HI are mandatory in order to understand their evolution and dynamics. Aims. Our aim was to obtain integrated HI parameters for a fainter part of the nearby Lynx-Cancer void galaxy sample (total of 45 objects) with the Nancay Radio Telescope (NRT) and to conduct the comparative analysis of all the 103 void galaxies with known HI data with a sample of similar galaxies residing in denser environments of the Local Volume. Methods. For HI observations we used the NRT with its sensitive antenna/receiver system FORT and standard processing. The comparison of the void and control samples on the parameter M(HI)/L_B is conducted with the non-parametric method `The 2x2 Contingency Table test'. Results. We obtained new HI data for about 40% of the Lynx-Cancer galaxy sample. Along with data from the literature, we use these new data for further analysis of 103 void objects. The proxy of the evolutional parameter M(HI)/L_B of the void sample is compared with that of 82 galaxies of morphological types 8--10 residing in the Local Volume (LV) groups and aggregates. Conclusions. At the confidence level of P = 0.988, we conclude that for the same luminosity, these void galaxies are systematically gas-richer, on average by ~39%. This result is consistent with the authors' earlier conclusion on the smaller gas metallicities and evidence for the slower low-mass galaxy evolution in voids.

研究动机与目标

• 利用南京射电望远镜对 Lynx-Cancer 空洞中更暗淡的星系获取积分HI参数。
• 比较空洞星系与局部体积中密度较高区域内的类似旋涡星系的气体含量。
• 检验空洞环境是否如先前关于金属丰度和形态的研究所建议的那样，导致低质量星系演化更缓慢。
• 评估空洞样本与对照样本之间HI质量与光度比（M(HI)/LB）差异的统计显著性。

提出的方法

• 使用南京射电望远镜（NRT）的FORT接收系统和标准数据处理流程进行HI谱线观测。
• 应用2×2列联表检验，比较空洞样本（103个星系）与82个局部体积星系群对照样本中M(HI)/LB比值的分布。
• 通过光学测光数据和射电谱线数据分别获取蓝光光度（LB）和HI质量（M(HI)），以计算气体丰度代理指标M(HI)/LB。
• 星系样本依据形态类型8–10（矮星系和低面亮度星系）及距离在20 Mpc以内进行选择，以确保对暗淡天体的完整性。
• 采用非参数检验方法评估气体含量分布差异的统计显著性。
• 对log(M(HI)/LB)与log(LB)关系应用线性回归，以量化气体丰富度在两个样本中随光度的变化关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 Lynx-Cancer空洞中的星系与局部体积中密度较高区域的星系相比，其HI质量与蓝光光度比（M(HI)/LB）是否存在统计显著差异？
• RQ2 空洞星系是否系统性地表现出高于高密度区域类似星系的气体丰度，表明其演化 timescale 更长？
• RQ3 与对照样本相比，空洞星系中M(HI)/LB比值如何随光度变化？该趋势是否与已知的向下尺寸化现象一致？
• RQ4 观测到的空洞星系中气体丰富度和低金属丰度在多大程度上支持了外部扰动减少和演化延迟的假设？

主要发现

• 空洞星系样本在气体丰富度上表现出统计显著的过剩，其M(HI)/LB比值平均高出39%，置信水平为P = 0.988。
• 当比较空洞星系与局部体积星系群时，若排除室女座星系团区域，气体含量差异的显著性仍达P = 0.9956。
• 空洞星系的M(HI)/LB ∝ LB^k关系斜率为 –0.129 ± 0.054，局部体积星系的斜率为 –0.208 ± 0.051，两者无显著差异，表明存在共同的潜在趋势。
• 在约3个星等的光度范围内，M(HI)/LB的中位值变化约4倍，表明即使在空洞样本内部，气体含量也存在显著离散性。
• 观测到的气体丰富度与先前发现的空洞星系中气态氧丰度（O/H）较低的结果一致，进一步支持因环境抑制效应减弱而导致演化更缓慢的假设。
• M(HI)/LB的广泛分布范围（约0.05至约28）表明，多种相互竞争的过程（包括内部反馈和吸积机制）共同影响空洞星系中的HI含量。