DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae9544
تاريخ النشر: 2026-08-27
المؤلف: Sayak Dutta وآخرون
الموضوع الرئيسي: المجرات: التكوين، التطور، الظواهر
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الاعتماد الزاوي للهيدروجين المحايد (H i) والأكسجين المؤين (O vi) في الوسط المحيط بالمجرة (CGM) المحيط بـ 113 مجرة معزولة، باستخدام بيانات من مسح ميوز كوازار-فيلدز للمنبعثات العمياء (MUSEQuBES). تشمل العينة 46 مجرة ضمن نصف القطر الفيرالي ($R_{\text{vir}}$)، مع التركيز على 36 نظام غير مواجه للوجه يسمح بقياسات زاوية أفقية موثوقة ($\phi$). تكشف النتائج أن نسبة تغطية H i ($\kappa_{\text{H I}}$) للمجرات منخفضة الكتلة ($7 < \log_{10}(M_* / M_\odot) \leq 9$) تظهر تعزيزًا ثنائي النمط على طول مستوى القرص ($\phi \lesssim 20^\circ$) وفي الاتجاه القطبي ($\phi \gtrsim 70^\circ$) عند كثافة عمود عتبة قدرها $\log_{10}(N(\text{H i})/\text{cm}^{-2}) = 14.5$. بالمقابل، لا تظهر المجرات عالية الكتلة ($9 < \log_{10}(M_* / M_\odot) \leq 11.3$) هذا التوزيع الثنائي النمط. بالإضافة إلى ذلك، تظهر نسبة تغطية O vi ($\kappa_{\text{O VI}}$) عند عتبة قدرها $\log_{10}(N(\text{O vi})/\text{cm}^{-2}) = 14.0$ تعزيزًا مؤقتًا على طول المحاور الرئيسية والثانوية المتوقعة للمجرات منخفضة الكتلة، بينما تعرض المجرات عالية الكتلة توزيعًا أكثر تساويًا. تشير تحليل دالة الارتباط ثنائية النقاط (TPCF) المعتمدة على سرعة الدائرة المحيطة إلى أن ممتصات O vi أضيق حركيًا على طول مستوى القرص مقارنة بالاتجاهات القطبية. وهذا يشير إلى أنه بينما يتأثر التوزيع المكاني لـ O vi في الهالات عالية الكتلة بخصائص الهالة العالمية، تحتفظ حركياتها بمعلومات حول أصلها.
النتائج
تحلل النتائج المقدمة في هذا القسم كثافات الأعمدة لـ H i و O vi بالنسبة للمسافة الشعاعية ($D/R_{\text{vir}}$) والموقع الزاوي ($\phi$) لمجرات مختلفة، كما هو موضح في الرسوم البيانية القطبية في الشكل 4. يميز التحليل بين المجرات الساكنة، المميزة بعلامات حمراء، والمجرات النجمية، مع مجموعة فرعية من ثمانية مجرات غير مصنفة. ترتبط مساحة الدوائر المرسومة بكتلة النجوم للمجرات المضيفة. من الجدير بالذكر أن ممتصات H i القوية توجد بشكل رئيسي في الوسط المحيط بالمجرة (CGM) الداخلي للمجرات الأكثر كتلة ($D/R_{\text{vir}} \lesssim 0.5$)، بينما تظهر المجرات منخفضة الكتلة، التي تُلاحظ بشكل أساسي عند معلمات تأثير أكبر ($D/R_{\text{vir}} \gtrsim 0.5$)، امتصاصًا أضعف لـ H i. تفتقر العينة إلى المجرات منخفضة الكتلة ضمن $D \lesssim 0.5 R_{\text{vir}}$، مما يحد من تحليل CGM الداخلي لها.
على عكس H i، فإن عدم اكتشاف O vi شائع حتى ضمن $R_{\text{vir}}$، خاصة بين المجرات الساكنة ذات معدلات تشكيل النجوم المحددة (sSFR $\lesssim 10^{-11} \text{yr}^{-1}$). بالنسبة للمجرات منخفضة الكتلة، يتم عادة اكتشاف O vi ضمن $R_{\text{vir}}$ على طول المحاور الرئيسية والثانوية، بينما تحدث حالات عدم الاكتشاف بشكل رئيسي عند زوايا متوسطة ($\approx 20^\circ – 70^\circ$). خارج $R_{\text{vir}}$، يكون امتصاص O vi عمومًا غير قابل للاكتشاف عبر جميع الزوايا. ستستكشف القسم التالي العلاقات المحتملة بين نسب التغطية لـ H i و O vi وزوايا المجرات، بهدف تحديد أي توزيعات غير متساوية للغاز والمعادن المحيطة بهذه المجرات.
المناقشة
في هذه الدراسة، يحلل المؤلفون عينة من المجرات مأخوذة أساسًا من مسح MUSEQuBES منخفض الزخم، مع التركيز على خصائص 152 مجرة، بما في ذلك 130 من MUSEQuBES و 22 من مسح COS-Halos. تم تصنيف المجرات إلى فئات ساكنة، نجمية، أو غير مصنفة بناءً على معدلات تشكيل النجوم (SFRs) ومواقعها بالنسبة إلى تسلسل تشكيل النجوم الرئيسي. تم تحسين العينة لتشمل المجرات المعزولة ذات الانزياحات الطيفية في النطاق \(0.12 < z < 0.75\) ومسافة عرضية أقل من 300 كيلوبكتر من الكوازارات الخلفية. أدت معايير العزل إلى عينة نهائية من 113 مجرة بعد استبعاد تلك التي لم يتم حلها أو لم يتم اكتشافها في تصوير HST. استخدم المؤلفون نهجًا بايزيًا باستخدام GALFIT لاستخراج المعلمات الشكلية من تصوير HST، ملائمين ملف تعريف سيرسيك ذو مكون واحد لتوزيعات سطوع السطح للمجرات. سمح هذا الأسلوب بتقديرات أكثر موثوقية للمعلمات مثل نصف القطر الفعال وزاوية الميل، والتي تعتبر حاسمة لتحليل الاعتماد الزاوي للوسط المحيط بالمجرة (CGM) الغاز الذي تتبعه ممتصات H I و O VI. وجدت الدراسة أن نسبة تغطية H I و O VI تختلف مع الزاوية الأفقية، مع تعزيزات هامشية على طول المحاور الرئيسية والثانوية لبعض عتبات كثافة عمود H I، خاصة في المجرات منخفضة الكتلة. ومع ذلك، لم يُلاحظ أي اعتماد زاوي كبير للمجرات عالية الكتلة أو عبر عينات أوسع، مما يشير إلى علاقة معقدة بين شكل المجرة، والكتلة، وخصائص CGM.
DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae9544
Publication Date: 2026-08-27
Author(s): Sayak Dutta et al.
Primary Topic: Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena
Overview
This study examines the azimuthal dependence of neutral hydrogen (H i) and ionized oxygen (O vi) gas in the circumgalactic medium (CGM) surrounding 113 isolated galaxies, utilizing data from the MUSE Quasar-fields Blind Emitters Survey (MUSEQuBES). The sample includes 46 galaxies within the virial radius ($R_{\text{vir}}$), with a focus on 36 non-face-on systems that allow for reliable azimuthal angle ($\phi$) measurements. The findings reveal that the H i covering fraction ($\kappa_{\text{H I}}$) for low-mass galaxies ($7 < \log_{10}(M_* / M_\odot) \leq 9$) shows a bimodal enhancement along the disk plane ($\phi \lesssim 20^\circ$) and in the polar direction ($\phi \gtrsim 70^\circ$) at a threshold column density of $\log_{10}(N(\text{H i})/\text{cm}^{-2}) = 14.5$. In contrast, higher-mass galaxies ($9 < \log_{10}(M_* / M_\odot) \leq 11.3$) do not exhibit this bimodal distribution. Additionally, the O vi covering fraction ($\kappa_{\text{O VI}}$) at a threshold of $\log_{10}(N(\text{O vi})/\text{cm}^{-2}) = 14.0$ shows a tentative enhancement along both the projected major and minor axes for low-mass galaxies, while higher-mass galaxies display a more isotropic distribution. The analysis of the halo circular-velocity-normalized pixel-velocity two-point correlation function (TPCF) indicates that O vi absorbers are kinematically narrower along the disk plane compared to the polar directions. This suggests that while the spatial distribution of O vi in high-mass halos is influenced by global halo properties, its kinematics retain information about their origin.
Results
The results presented in this section analyze the column densities of H i and O vi in relation to the radial distance ($D/R_{\text{vir}}$) and angular position ($\phi$) of various galaxies, as illustrated in the polar plots of Fig. 4. The analysis distinguishes between passive galaxies, marked with red crosses, and star-forming galaxies, with a subset of eight unclassified galaxies. The area of the plotted circles correlates with the stellar mass of the host galaxies. Notably, strong H i absorbers are predominantly found in the inner circumgalactic medium (CGM) of more massive galaxies ($D/R_{\text{vir}} \lesssim 0.5$), while low-mass galaxies, which are primarily observed at larger impact parameters ($D/R_{\text{vir}} \gtrsim 0.5$), show weaker H i absorption. The sample lacks low-mass galaxies within $D \lesssim 0.5 R_{\text{vir}}$, limiting the analysis of their inner CGM.
In contrast to H i, O vi non-detections are prevalent even within $R_{\text{vir}}$, particularly among passive galaxies with specific star formation rates (sSFR $\lesssim 10^{-11} \text{yr}^{-1}$). For lower mass galaxies, O vi is typically detected within $R_{\text{vir}}$ along the major and minor axes, while non-detections occur mainly at intermediate angles ($\approx 20^\circ – 70^\circ$). Outside of $R_{\text{vir}}$, O vi absorption is generally undetectable across all angles. The subsequent section will explore potential correlations between the covering fractions of H i and O vi and the azimuthal angles of the galaxies, aiming to identify any anisotropic distributions of gas and metals surrounding these galaxies.
Discussion
In this study, the authors analyze a galaxy sample primarily sourced from the low-redshift MUSEQuBES survey, focusing on the properties of 152 galaxies, including 130 from MUSEQuBES and 22 from the COS-Halos survey. The galaxies were classified into passive, star-forming, or unclassified categories based on their star formation rates (SFRs) and their positions relative to the star-forming main sequence. The sample was refined to include isolated galaxies with spectroscopic redshifts in the range \(0.12 < z < 0.75\) and a transverse distance of less than 300 kpc from background quasars. The isolation criteria resulted in a final sample of 113 galaxies after excluding those that were unresolved or undetected in HST imaging. The authors employed a Bayesian approach using GALFIT to extract morphological parameters from HST imaging, fitting a single-component Sérsic profile to the galaxies' surface brightness distributions. This method allowed for more robust estimates of parameters such as effective radius and inclination angle, which are crucial for analyzing the azimuthal dependence of circumgalactic medium (CGM) gas traced by H I and O VI absorbers. The study found that the covering fraction of H I and O VI varies with azimuthal angle, with marginal enhancements along the major and minor axes for certain thresholds of H I column density, particularly in low-mass galaxies. However, no significant azimuthal dependence was observed for high-mass galaxies or across broader samples, indicating a complex relationship between galaxy morphology, mass, and CGM properties.