[论文解读] The Herschel Virgo Cluster Survey: X.The relationship between cold dust and molecular gas content in Virgo spirals

E. Corbelli, S. Bianchi+17 more|UWA Profiles and Research Repository (University of Western Australia)|Apr 20, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 47

一句话总结

本研究利用赫歇尔空间望远镜的远红外数据以及CO/原子氢测量，调查了35个晚型室女座星系团螺旋星系中冷尘埃与分子气体之间的关系。研究发现，尘埃质量与总气体质量的相关性强于与原子气体或分子气体单独成分的相关性；尘气比随HI缺乏度增加而上升，表明原子气体被选择性剥离，而分子气体受到的抑制较轻，暗示环境效应对不同气体相的影响存在差异。

ABSTRACT

Using the far-infrared emission, as observed by the Herschel Virgo Cluster Survey (HeViCS), and the integrated HI and CO brightness, we infer the dust and total gas mass for a magnitude limited sample of 35 metal rich spiral galaxies in Virgo. The CO flux correlates tightly and linearly with far-infrared fluxes observed by Herschel. Molecules in these galaxies are more closely related to cold dust rather than to dust heated by star formation or to optical/NIR brightness. We show that dust mass establishes a stronger correlation with the total gas mass than with the atomic or molecular component alone. The dust-to-gas ratio increases as the HI deficiency increases, but in highly HI deficient galaxies it stays constant. Dust is in fact less affected than atomic gas by weak cluster interactions, which remove most of the HI gas from outer and high latitudes regions. Highly disturbed galaxies, in a dense cluster environment, can instead loose a considerable fraction of gas and dust from the inner regions of the disk keeping constant the dust-to-gas ratio. There is evidence that the molecular phase is also quenched. This quencing becomes evident by considering the molecular gas mass per unit stellar mass. Its amplitude, if confirmed by future studies, highlights that molecules are missing in Virgo HI deficient spirals, but to a somewhat lesser extent than dust.

研究动机与目标

• 确定尘埃质量是否能有效追踪晚型室女座星系团星系中的总气体或分子气体质量。
• 评估星系群环境（通过HI缺乏度量化）对尘气比和分子分数的影响。
• 调查尘埃和分子气体相对于原子气体在环境剥离作用下的相对抗性。
• 评估CO-to-H2转换因子在样本中的稳健性，独立于星系形态或金属丰度。

提出的方法

• 利用赫歇尔HEVICs巡天中PACS和SPIRE仪器在100–500 μm波段测量远红外尘埃发射。
• 通过拟合FIR发射的光谱能量分布推断尘埃质量，假设为修正的黑体辐射。
• 结合CO J=1–0跃迁线的流量和HI线测量，推导出分子气体和原子气体质量。
• 计算HI缺乏度参数，以量化环境对气体含量的影响。
• 利用光学/NIR测光数据计算恒星质量，进而得出尘埃/恒星质量和气体/恒星质量比。
• 通过改变CO-to-H2转换因子（X_CO）的假设，检验结果的稳健性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在室女座星系中，尘埃质量与总气体质量、原子气体或分子气体中哪一个的相关性更强？
• RQ2 尘气比如何随HI缺乏度变化？这揭示了何种环境剥离机制？
• RQ3 HI缺乏星系中的分子气体是否被抑制？若被抑制，其程度与尘埃相比如何？
• RQ4 CO-to-H2转换因子在样本中变化程度如何？其是否依赖于金属丰度或星系形态等星系属性？
• RQ5 在星系群环境中，尘埃和分子气体质量如何随恒星质量变化？

主要发现

• CO J=1–0线的流量与赫歇尔远红外发射（尤其是160、250和350 μm波段）之间存在紧密的线性相关性，表明冷尘埃与分子气体之间存在强烈关联。
• 尘埃质量与总气体质量（原子+分子）的相关性强于与任一成分单独的相关性，表明尘埃是总气体储库更优的示踪剂。
• 尘气比随HI缺乏度增加而上升，表明原子气体比尘埃更易被剥离，而尘埃更集中于盘面。
• 高度HI缺乏的星系中，单位恒星质量的尘埃质量比非缺乏星系低至75%，证实了环境导致的尘埃耗竭。
• 有证据表明HI缺乏星系中的分子气体被抑制，单位恒星质量的分子气体减少，但程度低于尘埃。
• 分子分数随HI缺乏度增加而上升，表明分子气体受星系群环境影响小于原子气体，可能因其更局限于盘面。