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MeerKAT吸收线巡天(MALS)数据发布3:与银河系相关的冷原子气体*

4/4/2025
astro-ph.GA - Astrophysics of Galaxies
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MeerKAT吸收线巡天(MALS)数据发布3:与银河系相关的冷原子气体*
N. Gupta
J. Kerp
S. A. Balashev
A. P. M. Morelli
F. Combes
J-.K. Krogager
E. Momjian
D. Borgaonkar
P. P. Deka
K. L. Emig
J. Jose
G. I. G. Józsa
H.-R. Klöckner
K. Moodley
S. Muller
P. Noterdaeme
P. Petitjean
J. D. Wagenveld
1 印度普纳跨大学天文学与天体物理中心; 2 德国波恩大学阿格兰德天文研究所; 3 俄罗斯圣彼得堡约飞研究所; 4 法国巴黎天文台,法兰西学院,PSL大学,索邦大学,CNRS,LUX; 5 法国里昂大学,里昂高等师范学院,CNRS,里昂天体物理研究中心; 6 法国-智利天文学实验室,CNRS和智利大学; 7 美国国家射电天文台,索科罗; 8 美国国家射电天文台,夏洛茨维尔; 9 印度ThoughtWorks技术私人有限公司,浦那; 10 德国马克斯·普朗克射电天文学研究所,波恩; 11 南非罗德斯大学物理与电子学系; 12 南非夸祖鲁-纳塔尔大学数学、统计与计算机科学学院; 13 南非夸祖鲁-纳塔尔大学天体物理研究中心; 14 瑞典查尔姆斯理工大学空间、地球与环境系,昂萨拉空间天文台; 15 法国巴黎天体物理研究所,CNRS-SU

摘要

目的。我们展示了对银河系 H1 21厘米吸收线的盲搜结果,目标是1.4 GHz频率下亮度高于1 mJy的19130个射电源,使用了MeerKAT吸收线巡天(MALS)的390个指向,每个指向都对准一个亮度超过200 mJy的源。光谱分辨率、中位空间分辨率和中位3σ光深灵敏度(τ3σ)分别为5.5 km/s、约9英寸和0.381。我们使用了中心源和望远镜指向内其他离轴射电源的光谱来约束银河系本地星际介质(LISM)中 H1 气体的性质。 方法。通过自动化程序,我们在约800平方度的天区内探测到了3640个 H1 吸收特征。这是迄今为止最大的银河系 H1 吸收线目录。除了我们分析中使用的HI4PI的高斯分解成冷(CNM)、温(LNM)和暖(WNM)中性介质相之外,我们还使用了来自HI4PI(一个全天单天线巡天)的 H1 21厘米发射线测量数据,以及来自COBE/DIRBE和IRAS/ISSA的远红外地图。 结果。我们发现 H1 21厘米发射线柱密度(NHI)与指向中心测量的视消光(Av)之间存在强的线性相关性,相关系数为0.84,同时吸收特征限制在很窄的径向速度范围内(-25 < VLSR [km/s] < +25)。这表明探测到的吸收线构成了LISM中 H1 云的一个均匀样本。对于中心视线(中位 τ3σ=0.008),探测率为82±5%。所有具有 H1 吸收的中心MALS视线都满足 NHI(CNM) + NHI(LNM) ≥ NHI(WNM)。H1 21厘米吸收光深度与 NHI 和 Av 呈线性相关,相关系数超过0.8,直到 NHI ≈ 2 × 10²¹ cm⁻² 或等效的 Av ≈ 1 星等。超过这个阈值,Av 追踪总氢含量,因此 Av 和单天线 NHI 的标度关系不同。具有 H1 21厘米吸收探测和未探测的中心视线的 NHI 分布斜率在 > 2σ 水平上存在差异。在红移 z≥1.8 的阻尼莱曼α系统中,对于 H2 的探测和未探测也观察到类似的差异,这意味着由湍流驱动的WNM到CNM的转换是 H1 21厘米和 H2 吸收存在的共同控制因素。通过比较中心和离轴吸收特征,我们发现光深变化(Δτ)对于指向 NHI 和CNM 分数较高的区域的中心指向更大。然而,对于吸收结构在0.1 - 10 pc尺度上的覆盖因子,没有观察到这种依赖性。与LISM相关的宁静态气体中光深变化的均方根(rms)波动的斜率(2.327 ± 0.153)比早期在盘中的测量值要浅。从样本中位数间距(1.5 pc)处的 |Δτ| 推断出的密度(20-30 cm⁻³)是典型的CNM值。中心和离轴吸收体之间可忽略不计(中位数~ 0 km/s)的速度偏移与CNM/LNM云从扩展的WNM相中冻结出来的假设一致。

关键词

ISM: 云
ISM: 结构
ISM: 尘埃, 消光
银河系: 晕
射电谱线: ISM
技术: 干涉测量
研究背景

领域

本研究聚焦于星系天文学与星际介质物理学,具体研究银河系本地星际介质(LISM)中的冷原子气体(H I)。

问题陈述

当前对中性星际介质各相(冷、温、暖)的物理条件、分布及小尺度结构(尤其冷气体)的理解仍不完善,缺乏大规模、高灵敏度的吸收线观测数据来精确约束。

理论基础

研究建立在经典的多相星际介质模型(CNM, LNM, WNM共存)以及利用H I 21厘米谱线(发射与吸收)进行观测研究的基础之上。

研究目标或问题

本研究主旨是利用MeerKAT吸收线巡天(MALS)数据进行银河系H I 21厘米吸收线的盲搜,旨在约束LISM中冷原子气体的物理性质及其在秒差距尺度上的结构。

假设

研究结果与CNM/LNM云从弥散的WNM相中“冻结”出来的假设相符。

研究意义

该研究提供了迄今最大的银河系H I吸收线编目,极大地增加了样本量,有助于深入理解本地ISM的物理状态、相变过程和湍流结构,对恒星形成和星系演化研究具有重要意义。