星系盘中的 HI 含量：引力不稳定性的作用

我们针对两个晚型星系样本：a) 孤立星系（AMIGA 样本），和 b) 侧向星系（Karachentsev 等人 1999 年的扁平星系），研究了氢总质量 $M_{HI}$ 与旋转速度 $V_{rot}$、光学尺寸 $D_{25}$ 或盘径向标度 $R_0$ 之间的依赖关系。HYPERLEDA 数据库中给出的扁平星系的 $M_{HI}$ 估计值，平均而言比具有相似 $V_{rot}$ 或 $D_{25}$ 值的孤立星系高出约 0.2 dex，这很可能是由于高估了 HI 谱线中的自吸收。我们确认，两个样本的氢质量都与星系盘积分特定角动量 $J$ 紧密相关，$J$ 正比于 $V_{rot}D_{25}$ 或 $V_{rot}R_0$，且低表面亮度星系沿着一条共同的 $V_{rot}R_0$ 序列分布。这种关系可以解释为，假设盘中的气体质量受气体层的边际引力稳定性条件所调控。将观测到的依赖关系与理论预期的依赖关系进行比较，得出一个结论：要么引力稳定性对应的 Toomre 参数值高于通常假设的值，要么对于大多数星系而言，阈值稳定性条件仅在过去成立，当时盘中的气体质量比现在高 2-4 倍（具有异常高 $HI$ 含量的星系除外）。后一种情况要求，在大多数星系的演化过程中，气体吸积并未被气体消耗所补偿。