[论文解读] The Westerbork HI Survey of Spiral and Irregular Galaxies I. HI Imaging of Late-type Dwarf Galaxies

RA Swaters, TS van Albada+2 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Apr 30, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 25被引用 173

一句话总结

本论文利用Westerbork综合孔径射电望远镜（WSRT）对73个晚型矮星系进行了高分辨率HI成像，作为WHISP巡天的一部分。研究发现，矮星系具有扩展的HI盘（其直径为光学直径的1.8±0.8倍），HI与光度比值较高（平均为1.5），且其不对称性（如不对称分布）的频率与旋涡星系相当，表明内部或外部过程广泛引发了星系的动力学与形态不对称性。

ABSTRACT

Neutral hydrogen observations with the Westerbork Synthesis Radio Telescope are presented for a sample of 73 late-type dwarf galaxies. These observations are part of the WHISP project (Westerbork HI Survey of Spiral and Irregular Galaxies). Here we present HI maps, velocity fields, global profiles and radial surface density profiles of HI, as well as HI masses, HI radii and line widths. For the late-type galaxies in our sample, we find that the ratio of HI extent to optical diameter, defined as 6.4 disk scale lengths, is on average 1.8+-0.8, similar to that seen in spiral galaxies. Most of the dwarf galaxies in this sample are rich in HI, with a typical M_HI/L_B of 1.5. The relative HI content M_HI/L_R increases towards fainter absolute magnitudes and towards fainter surface brightnesses. Dwarf galaxies with lower average HI column densities also have lower average optical surface brightnesses. We find that lopsidedness is as common among dwarf galaxies as it is in spiral galaxies. About half of the dwarf galaxies in our sample have asymmetric global profiles, a third has a lopsided HI distribution, and about half shows signs of kinematic lopsidedness.

研究动机与目标

• 系统研究在以往HI综合巡天中代表性不足的晚型矮星系中的HI含量与分布。
• 探究HI特性（质量、范围、面密度）与光学特性（光度、表面亮度、尺度长度）之间的关系。
• 评估不对称性（如不对称分布和潮汐特征）在矮星系HI形态与运动学中的频率与性质。
• 为未来旋转曲线、暗物质及星系演化研究提供一个均一、高分辨率的HI数据集。

提出的方法

• 利用Westerbork综合孔径射电望远镜（WSRT）进行HI观测，采用高空间分辨率以生成详细的HI图像和速度场。
• 数据处理包括主波束校正、成像和反卷积，以生成干净的HI图像，并推导出全局及径向面密度剖面。
• 通过积分轮廓和发射范围的空间分布，推导出HI质量、线宽（W50）和HI直径（D_HI）。
• 通过R波段CCD测光（论文II）获取光学特性，包括绝对星等、R波段光度和尺度长度，以供交叉比较。
• 通过视觉检查全局轮廓、HI分布和动力学图，量化不对称性，以识别不对称分布和潮汐特征。
• 统计分析比较了不同光度和表面亮度区间内HI与光度比（M_HI/L_B）及HI面密度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在晚型矮星系中，HI盘的典型范围相对于光学盘的大小如何？
• RQ2 在矮星系中，HI与光度比（M_HI/L_B）如何随星系光度和表面亮度变化？
• RQ3 与旋涡星系相比，矮星系在HI分布、全局轮廓和动力学中表现出不对称性的频率如何？
• RQ4 在晚型矮星系中，平均HI柱密度与光学表面亮度之间存在何种关系？
• RQ5 矮星系中HI不对称性在多大程度上与相互作用或潮汐特征相关？

主要发现

• HI盘范围与光学直径之比（以6.4倍盘尺度长度定义）平均为1.8±0.8，与旋涡星系相似，但离散度更大。
• 大多数矮星系富含HI，典型M_HI/L_B比值为1.5，表明其HI相对于光学光占主导地位。
• 随着绝对星等变暗和光学表面亮度降低，M_HI/L_B比值增加，表明在更暗、更弥散的矮星系中HI含量更高。
• 光学表面亮度较低的矮星系也具有较低的平均HI柱密度，光度密度变化40倍仅对应HI密度约4倍的变化。
• 不对称性在矮星系中与旋涡星系一样普遍：约50%的星系表现出不对称的全局轮廓，约33%具有不对称的HI分布，约50%表现出动力学不对称性。
• 许多孤立矮星系显示出长期存在的不对称性迹象，表明不对称性可能持续较长时间，或由内部过程而非近期相互作用引起。