[论文解读] Tracing kinematic (mis)alignments in CALIFA merging galaxies: Stellar and ionized gas kinematic orientations at every merger stage

J. K. Barrera-Ballesteros, B. García‐Lorenzo+28 more|Americanae (AECID Library)|Jun 11, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 82被引用 50

一句话总结

本研究分析了85个CALIFA合并星系在所有合并阶段的空间分辨动力学，利用恒星和电离气体的速度场追踪动力学（错位）对齐情况。结果发现，43–52%的相互作用星系表现出显著的形态-动力学错位，相较于对照组；尤其在后合并系统中，电离气体动力学位置角（PA）偏差尤为显著，表明其作为相互作用示踪工具的潜力。

ABSTRACT

We present spatially resolved stellar and/or ionized gas kinematic properties for a sample of 103 interacting galaxies, tracing all merger stages: close companions, pairs with morphological signatures of interaction, and coalesced merger remnants. We compare our sample with 80 non-interacting galaxies. We measure for the stellar and the ionized gas components the major (projected) kinematic position angles (PA$_{\mathrm{kin}}$, approaching and receding) directly from the velocity fields with no assumptions on the internal motions. This method allow us to derive the deviations of the kinematic PAs from a straight line ($δ$PA$_{\mathrm{kin}}$). Around half of the interacting objects show morpho-kinematic PA misalignments that cannot be found in the control sample. Those misalignments are present mostly in galaxies with morphological signatures of interaction. Alignment between the kinematic sides for both samples is similar, with most of the galaxies displaying small misalignments. Radial deviations of the kinematic PA from a straight line in the stellar component measured by $δ$PA$_{\mathrm{kin}}$ are large for both samples. However, for a large fraction of interacting galaxies the ionized gas $δ$PA$_{\mathrm{kin}}$ is larger than typical values derived from isolated galaxies (48%), making this parameter a good indicator to trace the impact of interaction and mergers in the internal motions of galaxies. By comparing the stellar and ionized gas kinematic PA, we find that 42% (28/66) of the interacting galaxies have misalignments larger than 16 degrees, compared to 10% from the control sample. Our results show the impact of interactions in the internal structure of galaxies as well as the wide variety of their velocity distributions. This study also provides a local Universe benchmark for kinematic studies in merging galaxies at high redshift.

研究动机与目标

• 研究星系相互作用如何影响所有合并阶段中恒星和电离气体的动力学取向。
• 量化相互作用星系与孤立对照样本相比的形态-动力学错位程度。
• 评估电离气体动力学位置角（PA）偏差是否可作为近期或正在进行的相互作用的诊断指标。
• 利用CALIFA调查的空间分辨数据，建立本地基准，用于比较高红移合并星系的动力学。
• 为未来观测速度场与合并系统数值模拟之间的比较提供支持。

提出的方法

• 利用CALIFA调查的空间分辨光谱数据，测量85个合并星系中恒星和电离气体的速度场。
• 计算恒星和电离气体组分的动力学位置角（PA），以评估其与星系主轴的对齐程度。
• 比较相互作用星系与孤立星系对照样本之间的错位统计（形态-动力学错位和PA偏差）。
• 分析错位随恒星质量和相互作用阶段（前合并、合并中、后合并）的变化。
• 应用统计检验，确定相互作用样本与对照样本之间中位错位值差异的显著性。
• 将电离气体PA偏差用作示踪工具，推断相互作用历史，并通过对照分布进行验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 恒星和电离气体组分的形态-动力学错位如何随不同合并阶段变化？
• RQ2 相互作用星系相较于孤立对照星系，其动力学错位程度大到何种程度？
• RQ3 电离气体动力学PA偏差能否作为过去或正在进行的星系相互作用的可靠示踪指标？
• RQ4 在合并系统中，动力学错位如何与恒星质量和相互作用阶段相关联？
• RQ5 与前合并和合并阶段相比，后合并星系中动力学偏差的显著性如何？

主要发现

• 43%（37/85）的相互作用星系表现出超过对照样本的恒星形态-动力学错位。
• 52%（43/82）的相互作用星系表现出超过对照样本的电离气体形态-动力学错位。
• 在所有恒星质量和相互作用阶段中，相互作用星系的内部动力学错位中位数略高于孤立星系。
• 42%（28/66）的相互作用星系表现出超过对照样本值的恒星与电离气体动力学PA错位。
• 合并星系和残余星系的错位中位数显著高于孤立星系，尤其在电离气体中表现明显。
• 48%（41/82）的相互作用星系的电离气体动力学PA偏差超过对照样本，尤其在后合并阶段尤为显著。