[论文解读] The CIV-MgII Kinematics Connection in ~0.7 Galaxies

Christopher W. Churchill, Richard R. Mellon+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 1999

Astronomy and Astrophysical Research被引用 26

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜FOS和凯克HIRES数据，调查了红移z ~ 0.7处约40个星系中C IV与Mg II吸收之间的运动学和电离关联。研究发现，Mg II运动速度弥散与C IV等效宽度之间存在强烈相关性，表明高电离态气体与外向的低电离态气体云物理上相互关联，可能由恒星形成引发的外流或星系喷流驱动。

ABSTRACT

We have examined Faint Object Spectrograph data from the Hubble Space Telescope Archive for CIV 1548,1550 absorption associated with 40 MgII 2796,2803 absorption-selected galaxies at 0.4 < z < 1.4. We report a strong correlation between MgII kinematics, measured in 6 km/s resolution HIRES/Keck spectra, and W_r(1548); this implies a physical connection between the processes that produce "outlying velocity" MgII clouds and high ionization galactic/halo gas. We found no trend in ionization condition, W_r(1548)/W_r(2796), with galaxy-QSO line-of-sight separation for 13 systems with confirmed associated galaxies, suggesting no obvious ionization gradient with galactocentric distance in these higher redshift galaxies. We find tentative evidence (2-sigma) that W_r(1548)/W_r(2796) is anti-correlated with galaxy color; if further data corroborate this trend, in view of the strong CIV-MgII kinematics correlation, it could imply a connection between stellar populations, star formation episodes, and the kinematics and ionization conditions of halo gas at z~1.

研究动机与目标

• 调查z ~ 0.7星系中高电离态C IV与低电离态Mg II吸收之间的物理关联。
• 确定Mg II外向速度云的运动学是否与C IV吸收的存在性和强度相关。
• 评估星系晕气体中的电离条件是否随星系中心距离或星系属性变化。
• 探讨星系恒星群体（通过B-K颜色表征）与星系晕气体电离状态之间的潜在关联。

提出的方法

• 从红移0.4 ≤ z ≤ 1.4的凯克HIRES数据中选取40个Mg II吸收系统（W_r(2796) ≥ 0.3 Å）。
• 获取36个系统的FOS/HST光谱，以测量C IV λλ1548,1550的等效宽度和运动学特性。
• 使用Voigt轮廓拟合（minfit）方法推导Mg II子成分红移及速度弥散（ω_v）。
• 对每个系统计算C IV等效宽度（W_r(1548)）和电离比值W_r(1548)/W_r(2796)。
• 在样本范围内相关分析Mg II速度弥散（ω_v）与C IV强度（W_r(1548)）的关系。
• 利用13个具有可用星系数据的系统，分析电离比值随投影距离和星系B-K颜色的趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 Mg II外向速度云的运动学与C IV吸收的存在之间是否存在物理关联？
• RQ2 星系晕气体的电离状态（以W_r(1548)/W_r(2796)衡量）是否随距星系的投影距离变化？
• RQ3 星系晕气体的电离状态是否与宿主星系的恒星群体属性（B-K颜色）相关？
• RQ4 星系晕气体的运动学与电离特性是否暗示其动力学起源与恒星形成或引力吸积有关？

主要发现

• Mg II速度弥散（ω_v）与C IV等效宽度（W_r(1548)）之间存在强烈相关性，散差仅为0.22 Å，表明外向Mg II云与高电离态气体之间存在紧密的物理联系。
• 未发现电离比值W_r(1548)/W_r(2796)与投影距离之间存在显著趋势，表明这些系统中星系中心距离的电离梯度不明显。
• 发现W_r(1548)/W_r(2796)与星系B-K颜色存在一个倾向性的2σ负相关，暗示红色（恒星种群更老）星系中高电离态气体相对于低电离态气体的强度较弱。
• 结果支持一种情景：恒星形成事件驱动外流，产生多相、运动学复杂的星系晕气体，其中C IV与Mg II外向云所追踪的物理过程一致。
• C IV–Mg II运动学强相关性表明，在z ~ 0.7星系中，恒星形成、外流与星系晕气体电离之间存在自调节反馈机制。
• 研究结果表明，星系日冕——即高电离态星系晕气体——在z ~ 1时已基本形成，并与宿主星系的恒星形成历史及恒星群体密切相关。