[论文解读] VLA HI Imaging of the brightest spiral galaxies in Coma II. The HI Atlas and deep continuum imaging of selected early type galaxies

H. Bravo–Alfaro, V. Cayatte+2 more|ArXiv.org|Sep 19, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 38被引用 40

一句话总结

本研究对室女座星系团中的19个明亮螺旋星系和11个后星暴星系进行了深度VLA HI和射电连续谱观测，发现星系团内介质（ICM）的激波压力剥离可解释观测到的H I形态和H I缺乏现象。尽管有预期，但未发现尘埃包裹的星暴活动——后星暴星系的恒星形成率（SFR）≤1 M⊙ yr⁻¹，表明星暴后气体迅速耗尽，而非持续隐藏的活动。

ABSTRACT

In the first paper of this series we used HI observations of the 19 brightest spirals in Coma to analyze the dynamical state of the cluster. In this paper we present the detailed HI distribution and kinematics of the spirals that were detected in HI, and radio continuum data for a sample of star forming and post starburst galaxies in Coma. We discuss the importance of ICM-ISM interactions to explain the observed HI morphology. A rough comparison of observed HI sizes with predicted HI sizes from simulations by Abadi et al. (1999) gives reasonable agreement. We use the results on radio continuum emission to estimate the star formation rate in the PSB galaxies we pointed at. The radio continuum emission in the 11 so called post starburst galaxies, identified by Caldwell et al. (1993) in the cluster, is weak. Eight of the 11 were not detected down to a 3 sigma upper limit of 0.6 mJy. This sets an upper limit to the star formation rate in these galaxies of less than 0.2 solar masses per year. The three detected post starburst galaxies have a star formation rate of less than one solar mass per year. Thus none of the post starburst galaxies in Coma are dust enshrouded starbursts.

研究动机与目标

• 利用高分辨率VLA 21 cm观测分析室女座星系团中最亮的19个螺旋星系的H I分布和运动学。
• 评估星系团内介质（ICM）与星系际介质（ISM）相互作用在塑造H I形态和引发H I缺乏中的作用。
• 通过深度射电连续谱成像估算后星暴（PSB）星系的恒星形成率（SFR），并与尘埃包裹星暴的预测进行比较。
• 检验环境过程（如激波压力剥离或气体再吸积）是否可解释星系团星系中观测到的H I缺乏和恒星形成历史。
• 确定室女座星系团中的后星暴星系是否如高红移星系团研究中所建议的那样，正在经历隐藏的、尘埃包裹的星暴活动。

提出的方法

• 开展深度VLA 21 cm谱线观测，为室女座星系团中检测到的19个螺旋星系生成详细的H I图、信道图和速度场。
• 利用射电连续谱成像（作为谱线观测的副产品）检测并测量11个后星暴星系和活跃星形成星系在1.4 GHz的流量密度。
• 应用射电连续谱-恒星形成率关系（SFR ∝ L_ν, 1.4 GHz）从非检测结果推导SFR的上限。
• 将观测到的H I尺寸和形态与Abadi等人（1999）和Vollmer等人（2001b）的激波压力剥离数值模拟预测进行比较。
• 估算气体再吸积 timescales（≈5×10⁸年），以检验再吸积气体是否可在ICM剥离后触发星系中的恒星形成。
• 评估H I缺乏、后星暴星系位置与星系团中心约0.5 Mpc处增强的恒星形成蓝色环带之间的空间相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 室女座星系团螺旋星系中观测到的H I形态在多大程度上与激波压力剥离模拟的预测一致？
• RQ2 室女座后星暴星系的当前恒星形成率是多少？它们是否如中等红移星系团中所见的那样，存在尘埃包裹的星暴活动？
• RQ3 激波压力剥离后气体再吸积是否可解释室女座星系团中蓝色环带处观测到的增强恒星形成？
• RQ4 室女座后星暴星系的H I质量和SFR与孤立场环境中的星系相比如何？
• RQ5 星系扰动还是ICM-ISM相互作用是室女座星系团中螺旋星系向S0星系转化的主要机制？

主要发现

• 室女座最亮螺旋星系的H I形态和运动学与星系团内介质（ICM）的激波压力剥离一致，符合模拟预测。
• 星系中心螺旋星系的H I缺乏和盘面截断最可能由ICM-ISM相互作用解释，而非星系扰动或内部过程。
• 室女座后星暴星系未表现出尘埃包裹星暴的任何证据：11个中有8个在射电连续谱中未检测到，3σ上限为0.6 mJy，对应SFR < 0.2 M⊙ yr⁻¹。
• 三个检测到的后星暴星系SFR < 1 M⊙ yr⁻¹，表明它们未经历强烈的隐藏恒星形成事件。
• 在约5×10⁸年内再吸积被剥离的气体，可解释星系团中心约0.5 Mpc处观测到的蓝色恒星形成环带，该区域聚集了大量蓝色和后星暴星系。
• 后星暴星系中恒星形成迅速熄灭——表现为年轻恒星种群和低H I含量——表明气体在星暴后迅速耗尽，而非持续隐藏活动，支持快速环境熄灭机制。