[论文解读] The head-tail structure of high-velocity clouds - A survey of the northern sky

C. Bruens, J. Kerp+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2000

Astrophysics and Star Formation Studies被引用 3

一句话总结

本研究利用莱顿/德因格尔天文台H i巡天对北天高银纬云气（HVCs）进行分析，识别出45个具有彗星状形态的头尾型HVCs（HT HVCs），其成因是与周围介质的相互作用。关键发现是HT HVCs的比例与峰值柱密度呈线性相关，且随着在本地标准系（GSR）中径向速度变得更负而增加，表明银河晕或大麦哲伦流环境中正在发生持续的剥离过程。

ABSTRACT

We present new observational results on high-velocity clouds (HVCs) based on an analysis of the Leiden/Dwingeloo HI survey. We cataloged all HVCs with NHI > 1 10^19 cm^-2 and found 252 clouds that form a representative flux limited sample. The detailed analysis of each individual HVC in this sample revealed a significant number of HVCs (nearly 20%) having simultaneously a velocity and a column density gradient. These HVCs have a cometary appearance in the position-velocity representation and are called henceforward head-tail HVCs (HT HVCs). The head is the region with the highest column density of the HVC, while the column density of the tail is in general much lower (by a factor of 2 - 4). The absolute majority of the cataloged HVCs belongs to the well known HVC complexes. With exception of the very faint HVC complex L, all HVC complexes contain HT HVCs. The HT HVCs were analyzed statistically with respect to their physical parameters like position, velocity (v_LSR,v_GSR), and column density. We found a linear correlation between the fraction of HVCs having a head-tail structure and the peak column density of the HVCs. While there is no correlation between the fraction of HT HVCs and v_LSR, we found a dependence of the fraction of HT HVCs and v_GSR. There is no significant correlation between the fraction of HT HVCs and the parameters galactic longitude and latitude. The HT HVCs may be interpreted as HVCs that are currently interacting with their ambient medium. In the context of this model the tails represent material that is stripped off from the HVC core. We discuss the implications of this model for galactic and extragalactic HVCs.

研究动机与目标

• 利用莱顿/德因格尔天文台H i巡天，系统识别并编目北天区域中N_Hi ≥ 1×10¹⁹ cm⁻²的高银纬云气（HVCs）。
• 研究HVCs中头尾结构的存在情况，作为其与周围星际介质或晕介质相互作用的指标。
• 确定HT HVCs出现频率与速度、柱密度及银道坐标等物理参数之间的统计相关性。
• 评估HT HVCs对银河系晕及星系际空间中HVCs起源与演化的影响。
• 比较银河晕与大麦哲伦流环境中HT HVCs与可能位于星系际距离的HT HVCs的特征。

提出的方法

• 利用莱顿/德因格尔天文台H i巡天，构建一个通量受限的HVC样本，其N_Hi ≥ 1×10¹⁹ cm⁻²且角直径 ≥1°。
• 对252个HVCs逐一分析其H i谱线轮廓中的速度梯度与不对称性，以在位置-速度图中识别头尾形态。
• 将头尾型HVCs（HT HVCs）定义为具有高柱密度核心（头部）和较低柱密度尾部的云气，通常柱密度比为2–4倍。
• 统计评估HT HVCs比例随峰值柱密度、本地标准系（LSR）与GSR框架中径向速度，以及银经和银纬的变化。
• 与现有样本（如Braun & Burton 1999）进行比较，评估空间分布与运动学分布的差异。
• 提出一个物理模型，认为HT HVCs源于在周围介质中受到激波压力或流体动力学剥离作用，其结果对HVC寿命与电离条件具有影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 北天HVCs中有多大比例表现出头尾结构？这些结构在天球上如何分布？
• RQ2 HVCs中头尾结构的出现是否与峰值柱密度存在相关性？
• RQ3 在银河系标准系（GSR）中的径向速度是否影响观察到头尾形态的可能性？
• RQ4 头尾型HVCs是否在特定HVC复合体（如大麦哲伦流或银河晕HVCs）中更为普遍？
• RQ5 远距离HVCs中头尾结构的存在能否由与周围介质的相互作用解释？这对其寿命有何影响？

主要发现

• 共编目252个N_Hi ≥ 1×10¹⁹ cm⁻²的HVCs，其中45个（约18%）表现出清晰的头尾结构。
• 具有头尾形态的HVCs比例随峰值柱密度线性增加，表明更致密的云气更可能表现出此类特征。
• HT HVCs比例在GSR框架中的径向速度上存在显著依赖关系，负速度越大，HT HVCs出现频率越高。
• 未发现HT HVCs比例与银经、银纬或LSR径向速度之间存在显著相关性。
• HT HVCs几乎存在于所有显著的HVC复合体中，包括大麦哲伦流和银河晕复合体，表明不同环境中存在相似的物理过程。
• 在Braun & Burton（1999）样本中检测到两个HT HVCs（HVC271+29+181和HVC30-51-119），其可能位于星系际距离，暗示头尾结构可在低电离辐射场中长期维持，尽管其在如此远距离的形成机制仍不明确。