利用中性氢的射电干涉观测探测星际介质中的湍流

我们开发了一种基于可见度函数的功率谱估计器，用于直接从干涉观测中探测功率谱，并估计其中的误差。还进行了合成观测的数值模拟，以评估该估计器的有效性和局限性。我们使用该估计器评估了三个独立旋涡星系、一个矮星系样本以及THINGS*旋涡星系的功率谱。在每种情况下，发现功率谱在特定的长度尺度范围内遵循幂律$\Phi (U) = AU^{\alpha}$。对于矮星系样本，斜率$\alpha$的估计值范围约为$\sim -1.5$到$\sim -2.6$。我们将这种双峰性解释为：在远大于星系盘标高长度尺度上的二维湍流，以及其他情况下的三维湍流。对于这些星系，幂律斜率还与恒星形成率的面密度呈现弱相关性。我们发现，对于外部旋涡星系，功率谱在长达10到16千秒差距的长度尺度上呈幂律，表明湍流在这些大尺度上仍在运作。通过解释外部近正面旋涡星系NGC 1058的功率谱中观测到的斜率变化，我们测量了其标高约为500秒差距。发现受扰星系NGC 4254的功率谱受到星系骚扰的影响。对于来自THINGS样本的18个旋涡星系，我们发现幂律斜率与这些星系的不同动力学参数之间没有相关性。对于大多数矮星系和旋涡星系，强度涨落功率谱被发现是密度涨落的直接探针，而不受星际介质中速度涨落的影响。我们将在未来尝试根据星际介质的物理模型来理解这些新观测结果。