通过中性氢的21厘米谱线观测e.doc

星系盘弯曲形态与动力学研究
(刘磊 PB03203152 李亦鸣 PB03203190 王放 PB02203219)
摘要
星系盘弯曲在星系中是一种很常见的情形,. Sanchez-Saavedra等人的样本中,约有60%的星系盘是弯曲的。他们还给出了对于盘弯曲的四种分类、弯曲角度的描述参数以及一系列星系盘弯曲的目录。对于星系盘弯曲的观测,主要采用氢的21cm谱线、亮温度和氢柱密度分布及氢柱密度分布和等速度轮廓这三种方法。我们分别对NGC5033, NGC5055, NGC5128等星系盘弯曲的观测进行了简单的介绍。随后,我们尝试解释引起星系盘弯曲的物理机制,即其动力学成因。我们分别考察了扁平暗物质晕、星际物质角动量吸积、卫星星系潮汐作用和星际磁场等四种模型的作用和影响,结果发现,单一的一种解释各有一定的效果,但也都有其自身的困难。我们对这一情况进行了简单的讨论,并对星系盘弯曲的进一步研究提出了看法。
1. 简介
通过多年的观测和研究,星系盘弯曲已经被接受为一个普遍存在的现象。从统计的结果中也得出了一些关于盘弯曲的经验定律。
Bosma定律
至少一半的星系盘是弯曲的。这说明星系盘弯曲或者是稳定的或者是不断产生的。
那些暗物质晕核心半径小的星系更难以具有盘弯曲的现象。这反映了盘弯曲与暗物质晕之间的联系。
Brigg定律
星系盘在R25以内一般是平直的,。这表明盘自身的引力作用是很重要的。
盘弯曲的靠外的结点连线是朝向盘旋转的方向的。表明盘弯曲在大半径处并不是处于平衡的状态。
2. 星系盘弯曲概要
通过中性氢的21厘米谱线观测(. Bosma 1981;Briggs 1990)和光学波段观测(Sanchez-Saavedra at al. 1990;Reshetnikov & Combes 1998),大多数旋臂星系都有一个弯曲的星系盘。这种动力学特征提出了它是怎样产生和维持的问题。目前有许多动力学模型,但它们都没能给出确定的令人满意的回答。
为了探索弯曲起源,得到一组弯曲的样本以供进一步的观测和统计之用是十分重要的。先后有一些人做了这方面的工作。Sanchez-Saavedra(1990)首先完成了从北天球的86个星系中挑选42个光学波段弯曲的样本的工作。最值得注意的结果是:
在考虑到由于星系取向而忽略星系盘弯曲的可能,几乎所有的星系盘都有弯曲存在。这一结果肯定了Bosma(1981)的建议。弯曲是一个普遍存在的特征,几乎在所有的旋臂星系中存在。它如此高的出现频率给理论模型提出了非常强的约束条件。
Reshetnikov & Combes (1999) 研究了540个侧向的星系,从中提出了一个容量为60的样本。这些星系都是从FGC(Flat Galaxy Catalogue)中选出来并满足条件: 他们研究了这些星系的从DSS中摘取的光学图像,把这些星系分为三类:第一种是没有明显的弯曲的,占30%;第二种是U型弯曲,占37%;第三种S型弯曲,占33%。他们已考虑了由投影效应造成的影响。通过许多次的数值模拟,他们发现U型弯曲更容易受投影效应的影响,并且只有不到15%的S型弯曲是几何投影产生的。另一方面,真正的星系盘弯曲也可能因为投影效应而被忽略(但不超过20%)。
他们从这174个发现有弯曲的星系中选出了60个弯曲程度最强,最清晰的(见附表1)。选择标准是基于DSS的等亮度曲线的主观判断。这一样本应该是值得进一步进行HI和光学波段观测的合适材料。
在附表1中,各列分别是:星系FGCE,PGC和ESO数,1950年的赤经赤纬,B星等,径向速度,蓝色波段的主轴和次轴长(arcmin),形态学类型,弯曲角(warp angle),方位角(PA),旋转方向,+顺时针,-逆时针。
他们对得到的数据作了统计学研究,发现弯曲角wa分布近似为,如果将这一曲线外推到=0,可以认为所有的星系盘外沿都有几度的弯曲。
图
他们还发现,强烈弯曲的星系分布和取向是均匀的。

最值得注意的结果是在星系密度越大的环境中弯曲出现频率越高。

Sanchez-Saavedra等人(2002)研究了的共276个星系。这些星系通过DSS进行了分析,只有星系盘弯曲角wa>的才被认为是弯曲的。他们也使用了主观标准来确定弯曲角wa和其他几何学参数,以及是否存在弯曲。
他们从这276个侧向星系中选取了150个弯曲的星系,其标准比Reshetnikov & Combes (1999)的更宽松。这一样本覆盖了40%的天球区域,而Reshetnikov & Combes (1999)的仅覆盖了17%。与Reshetnikov