利用 HI 功率谱分析探测旋涡星系中的星际湍流

我们估算了从 THINGS 样本中选取的 18 个旋涡星系的\HI 强度涨落功率谱。我们的分析涵盖了整个星系样本中从$\sim 300 {\rm pc}$到$\sim 16 {\rm kpc}$的大范围长度尺度。我们发现，每个星系的功率谱都能很好地拟合为幂律$P_{\rm HI}(U) = A U^{\alpha}$，其指数$\alpha$因星系而异。对于某些星系，尺度不变的幂律功率谱延伸至与星系盘尺寸相当的长度尺度。$\alpha$的分布呈现强烈的峰值，50% 的值位于$\alpha=-1.9$至 1.5 范围内，平均值和标准差分别为 -1.3 和 0.5。我们发现$\alpha$与星系的恒星形成率、动力学质量、\HI 质量或速度弥散之间没有显著相关性。早期几项在远小于$500 {\rm pc}$的长度尺度上测量我们银河系功率谱的研究发现，幂律功率谱的$\alpha$值在$\approx -2.8$至 -2.5 范围内。我们提出一种图景，将$\approx -2.8$至 -2.5 范围内的值解释为源于小于星系标高长度尺度上的星际介质 (ISM) 三维 (3D) 湍流，而将本文中测得的$\approx -1.9$至 -1.5 范围内的值解释为源于星系盘平面内的二维 ISM 湍流。然而，解释此处测得的$\alpha$值中微小的星系间差异仍然存在困难。