[论文解读] The Opacity of Spiral Galaxy Disks V: dust opacity, HI distributions and sub-mm emission

Benne W. Holwerda, R. A. González+2 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Aug 2, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 37被引用 16

一句话总结

本研究利用合成场法（SFM）通过哈勃望远镜图像中的背景星系计数测量螺旋星系盘面的尘埃消光，与HI柱密度及亚毫米波发射进行比较。研究发现，尘埃与HI的比值高于以往估计，表明早期方法因依赖温度而低估了尘埃含量；在M51中，SFM消光与亚毫米波观测结果高度一致，表明SFM可作为对尘埃真实含量不敏感的探测手段。

ABSTRACT

The opacity of spiral galaxy disks, from counts of distant galaxies, is compared to HI column densities. The opacity measurements are calibrated using the ``Synthetic Field Method'' from Gonzalez et al (1998) and Holwerda et al. (2005a). When compared for individual disks, the HI column density and dust opacity do not seem to be correlated as HI and opacity follow different radial profiles. To improve statistics, an average radial opacity profile is compared to an average HI profile. Compared to dust-to-HI estimates from the literature, more extinction is found in this profile. This difference may be accounted for by an underestimate of the dust in earlier measurements due to their dependence on dust temperature. Since the SFM is insensitive to the dust temperature, the ratio between the SFM opacity and HI could very well be indicative of the true ratio. Earlier claims for a radially extended cold dust disk were based on sub-mm observations. A comparison between sub-mm observations and counts of distant galaxies is therefore desirable. We present the best current example of such a comparison, M51, for which the measurements seem to agree. However, this remains an area where improved counts of distant galaxies, sub-mm observations and our understanding of dust emissivity are needed.

研究动机与目标

• 通过将合成场法（SFM）应用于哈勃空间望远镜图像，校准螺旋星系盘面的尘埃消光。
• 将尘埃消光的径向分布与HI面密度剖面进行比较，以评估气体与尘埃的相关性。
• 评估SFM推导的消光与亚毫米波发射数据之间的一致性，尤其针对M51。
• 确定以往研究中基于温度依赖的尘埃测量是否低估了真实的尘埃与HI比值。
• 评估结合星系计数与亚毫米波观测以绘制延伸冷尘盘的潜力。

提出的方法

• 将合成场法（SFM）应用于HST WFPC2图像，以推断平均背景星系的暗弱程度，从而量化尘埃消光。
• 从单个螺旋星系的多个区域提取消光剖面，并通过平均以降低噪声。
• 从文献中整理相同星系的HI面密度剖面，以实现径向比较。
• 将SCUBA观测的亚毫米波发射剖面（如850 μm）转换为消光，以便与SFM结果直接比较。
• 基于SFM消光与HI数据计算尘埃与HI比值，特别关注SFM对温度不敏感的特性。
• 在M51中，通过空间区域对齐与一致的径向分箱，直接比较SFM消光与亚毫米波发射。

实验结果

研究问题

• RQ1 在单个螺旋星系盘面中，尘埃消光与HI面密度是否存在径向相关性？
• RQ2 SFM推导的尘埃消光是否给出高于基于温度依赖方法的尘埃与HI比值？
• RQ3 SFM消光剖面与M51中的亚毫米波发射剖面在多大程度上一致？
• RQ4 SFM能否作为螺旋星系盘面中真实尘埃与HI比值的温度无关探测手段？
• RQ5 从星系计数与亚毫米波观测推断的冷尘盘径向范围有多大？

主要发现

• 单个盘面区域中，HI柱密度与尘埃消光的相关性较差，可能由于中心消光峰值与HI凹陷的存在，以及测量不确定性较高。
• SFM推导的尘埃与HI比值高于以往研究，表明早期估计因依赖尘埃温度假设而低估了尘埃含量。
• 当SFM消光与亚毫米波发射均转换为消光后，两者在M51中表现出良好的一致性，表明两种方法结果一致。
• 尘埃消光的径向剖面延伸至光学盘之外，支持存在径向延伸的冷尘成分。
• SFM方法对尘埃温度效应不敏感，因此比基于SED的方法更能可靠地反映真实的尘埃与HI比值。
• 需要更精确的遥远星系计数、更深的亚毫米波图象以及更优的尘埃发射率模型，以确认冷尘盘的径向范围。