[论文解读] Tidal Dwarf Candidates in a Sample of Interacting Galaxies. II. Properties and Kinematics of the Ionized Gas

Peter M. Weilbacher, Pierre–Alain Duc+1 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Oct 17, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 34被引用 68

一句话总结

本研究对14个相互作用星系中的潮汐矮星系（TDG）候选体的电离气体进行了低分辨率光谱分析，通过红移测量确认了其与母星系的物理关联。主要发现包括：平均氧丰度为12+log(O/H) = 8.34 ± 0.20，与TDG及旋涡星系外盘的典型值一致；13个候选体表现出强烈的速度梯度，暗示可能存在内部动力学，但需更高分辨率以确认动力学独立性并排除投影效应的影响。

ABSTRACT

We present low-resolution spectroscopy of the ionized gas in a sample of optical knots located along the tidal features of 14 interacting galaxies and previously selected as candidates of Tidal Dwarf Galaxies (TDGs). From redshift measurements, we are able to confirm their physical association with the interacting system in almost all cases. For most knots, the oxygen abundance does not depend on the blue luminosity. The average, 12+log(O/H)=8.34+-0.20, is typical of TDGs and comparable to that measured in the outer stellar disk of spirals from which they were formed. A few knots showing low metallicities are probably pre-existing low-mass companions. The estimated Ha luminosity of the TDG candidates is higher than the one of typical individual HII regions in spiral disks and comparable to the global Ha luminosity of dwarf galaxies. We find several instances of velocity gradients with amplitudes apparently larger than 100 km/s in the ionized gas in the tidal knots and discuss various possible origins for the large velocity amplitudes. While we can exclude tidal streaming motions and outflows, we cannot rule out projection effects with the current resolution. The velocity gradients could be indicative of the internal kinematics characteristic of self-gravitating objects. Higher resolution spectra are required to confirm whether the tidal knots in our sample have already acquired their dynamical independence and are therefore genuine Tidal Dwarf Galaxies.

研究动机与目标

• 通过红移测量确认潮汐结与母体相互作用星系的物理关联。
• 测量氧丰度和Hα光度，以评估TDG候选体的演化状态和恒星形成活动。
• 研究电离气体中的动力学特征，评估这些结是否表现出指示自引力的内部速度梯度。
• 评估基于光学图像预选方法在潮汐特征中识别TDG候选体的有效性。
• 为演化合成建模提供光谱输入，以确定TDG候选体的未来演化路径。

提出的方法

• 利用欧洲南方天文台甚大望远镜在拉西拉天文台对14个相互作用星系中的潮汐结电离气体发射线进行低分辨率长缝光谱和多目标光谱（MOS）观测。
• 通过Hα和[N ii]发射线测量红移，以确认与母体相互作用系统的物理关联。
• 利用发射线比值（如[O ii]λ3727、[O iii]λ4959、[O iii]λ5007）通过R23方法计算氧丰度（12+log(O/H)）。
• 根据通量测量计算Hα光度，并与典型H ii区和矮星系的值进行比较。
• 利用长缝光谱分析电离气体中的速度梯度，评估其幅度和空间范围，以推断内部动力学特征。
• 使用论文I中的测光数据，基于宽波段颜色和与潮汐矮星的形态相似性对候选体进行预选。

实验结果

研究问题

• RQ1 所选的光学结是否与相互作用的母星系存在物理关联，还是仅为背景污染？
• RQ2 潮汐结中电离气体的金属丰度（氧丰度）是多少？与旋涡星系外盘及已存在的矮星系相比如何？
• RQ3 这些潮汐结是否表现出电离气体中的速度梯度，可能指示内部旋转或自引力，从而暗示动力学独立性？
• RQ4 这些结的Hα光度与典型H ii区和矮星系相比如何？能否用作区分TDG状态的判据？
• RQ5 低分辨率光谱在多大程度上可分辨出自引力天体的动力学特征？需要多高的分辨率才能确认真正的TDG？

主要发现

• 所有检测到的潮汐结均与母体相互作用星系存在物理关联，证实了论文I中使用的测光预选方法的有效性。
• 平均氧丰度为12+log(O/H) = 8.34 ± 0.20，与旋涡星系外盘及典型TDG一致，排除了预先存在的低金属丰度伴星的可能性。
• 这些结的Hα光度比旋涡星系盘中典型H ii区高出两个数量级，且与矮星系的总Hα光度相当。
• 14个候选体中有13个表现出速度梯度，幅度超过100 km s⁻¹，暗示可能存在内部动力学，但当前分辨率下无法排除投影效应。
• 仅一个候选体（AM 1159-530a）显示出良好分辨的梯度（5.5″范围），可能源于内部引力作用，但需至少两倍以上的空间分辨率才能确认其动力学独立性。
• 当前数据表明，速度梯度并非源于潮汐流或喷流，但其成因在缺乏更高分辨率光谱的情况下仍不明确。