[论文解读] The Westerbork Hydrogen Accretion in Local Galaxies (HALOGAS) Survey I. Survey Description and Pilot Observations

G. Heald, G. I. G. Józsa+8 more|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 66被引用 85

一句话总结

HALOGAS调查利用威斯特伯格综合射电望远镜（WSRT）的深空H i观测，研究邻近旋涡星系中的冷气体吸积，揭示了先导星系UGC 2082、NGC 672、NGC 925和NGC 4565中的弥散星系晕气体特征。主要结果表明，未发现类似NGC 891的庞大H i晕，但检测到与简单喷泉模型不符的运动学滞后现象的晕气，提示本地旋涡星系中存在复杂的吸积动力学。

ABSTRACT

We introduce a new, very deep neutral hydrogen (HI) survey being performed with the Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT). The Westerbork Hydrogen Accretion in LOcal GAlaxieS (HALOGAS) Survey is producing an archive of some of the most sensitive HI observations available, on the angular scales which are most useful for studying faint, diffuse gas in and around nearby galaxies. The survey data are being used to perform careful modeling of the galaxies, characterizing their gas content, morphology, and kinematics, with the primary goal of revealing the global characteristics of cold gas accretion onto spiral galaxies in the local Universe. In this paper, we describe the survey sample selection, the data acquisition, reduction, and analysis, and present the data products obtained during our pilot program, which consists of UGC 2082, NGC 672, NGC 925, and NGC 4565. The observations reveal a first glimpse of the picture that the full HALOGAS project aims to illuminate: the properties of accreting HI in different types of spirals, and across a range of galactic environments. None of the pilot survey galaxies hosts an HI halo of the scale of NGC 891, but all show varying indications of halo gas features. We compare the properties of detected features in the pilot survey galaxies with their global characteristics, and discuss similarities and differences with NGC 891 and NGC 2403.

研究动机与目标

• 利用深空H i观测研究邻近旋涡星系中的冷气体吸积。
• 表征星系晕中中性氢的形态、运动学及质量分布。
• 确定星系盘外H i气体是否与恒星形成或吸积过程相关。
• 比较不同星系环境与形态下晕气性质的差异。
• 整合H i数据与多波段观测（光学、紫外、恒星）以追溯吸积历史与气体起源。

提出的方法

• 使用威斯特伯格综合射电望远镜（WSRT）在高空间与光谱分辨率下进行深空H i综合观测。
• 应用先进的数据还原与成像技术，生成校准后的H i发射数据立方体与矩图。
• 通过旋转速度滞后模型对星系盘外气体的运动学进行建模，以区分其与盘面气体的差异。
• 整合多波段数据：利用INT/WMOS光学测光获取恒星次结构信息，利用ARC 3.5m望远镜Hα光谱观测获取电离气体运动学，利用GALEX NUV成像获取恒星形成与尘埃分布信息。
• 利用HyperLeda与NED数据库选取并表征调查样本中的邻近旋涡星系。
• 将先导星系中的晕气特征与NGC 891和NGC 2403等已知系统进行对比分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 邻近旋涡星系晕中H i气体的范围与形态如何？与NGC 891相比有何异同？
• RQ2 晕气速度的运动学滞后程度在多大程度上偏离简单星系喷泉模型的预测？
• RQ3 星系盘外H i气体的性质与盘面恒星形成活动及恒星次结构之间存在何种关联？
• RQ4 小质量并合事件与富含气体的矮星系在向旋涡星系供给吸积气体中起何种作用？
• RQ5 晕中电离相与中性相气体是否具有相同的运动学起源与分布特征？

主要发现

• 先导调查星系——UGC 2082、NGC 672、NGC 925和NGC 4565——显示出晕气特征的多种迹象，但均未形成如NGC 891般广延的H i晕。
• 晕气旋转速度的运动学滞后比简单星系喷泉模型预测的更陡峭，提示吸积动力学更为复杂。
• 先导星系中观测到的H i运动学与标准喷泉模型相比偏差达两倍或以上，表明需要更复杂的吸积机制。
• 在先导样本中未检测到庞大而广延的H i晕，但在所有四颗星系中均识别出弥散的星系盘外H i组分。
• 与NGC 891和NGC 2403的对比显示，晕气形态与运动学在不同星系环境与倾角下存在显著差异。
• 利用HALOSTARS、ARC Hα与GALEX的多波段数据对H i建模进行交叉验证，并评估恒星形成与尘埃在晕气分布中的作用。