在光谱数据中分离速度与密度贡献的技术及其在湍流与磁场研究中的应用
星系天体物理
2021-04-14 v2 宇宙学与河外天体物理
数据分析、统计与概率
流体动力学
摘要
基于 Lazarian & Pogosyan(2000) 对位置-位置-速度（PPV）统计的理论描述，我们引入一种称为速度分解算法（VDA）的新技术，用于分离由速度涨落与密度涨落引起的 PPV 起伏。利用 MHD 湍流模拟，我们展示了其在多种物理条件下从 PPV 数据立方中恢复速度涨落的前景，以及其精确示踪磁场的潜力。我们发现，对于局域云，速度涨落在谱线翼部最为显著，且它们主导密度涨落。同样的速度主导性适用于经历星系自转的延展 HI 区。我们的数值实验表明，源自原子氢（HI）冷相的速度通道在小尺度上仍受速度涨落影响。我们将 VDA 应用于对应于高速度云 HVC186+19-114 的 HI GALFA-DR2 数据以及高银纬星系弥漫 HI 数据。我们的研究证实了速度涨落在解释 PPV 数据立方中观测到的线性结构方面的关键作用。我们讨论了 VDA 对磁场研究以及预测作为宇宙微波背景研究前景的偏振星系发射的意义。此外，我们处理了与 HI 通道图的纤维状性质相关的争议，并解释了速度涨落在 PPV 数据立方中结构形成的重要性。VDA 将使天文学家能从几乎每一份光谱 PPV 数据获取速度涨落，并允许对观测中的湍流速度场进行直接研究。
引用
@article{arxiv.2012.15776,
title = {Technique for separating velocity and density contributions in spectroscopic data and its application to studying turbulence and magnetic fields},
author = {Ka Ho Yuen and Ka Wai Ho and Alex Lazarian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.15776},
year = {2021}
}
备注
48 pages, 11 sections, 6 appendices, 26 figures in the main text, 7 figures in the appendices. Accepted by ApJ for publication