Crear diagrama de posición-velocidad a partir de un campo de velocidad

Dichos diagramas generalmente se denominan curvas de rotación y muestran la velocidad de las estrellas/gas en una galaxia de disco vista de canto a lo largo de la línea de visión (LOS) en función de la distancia desde el centro.

Eso es el$x$eje da la distancia de las estrellas desde el centro ($x=0$) de la galaxia, y el$y$El eje da las velocidades medidas a una distancia dada. A lo largo de un LOS determinado, no encontrará una sola velocidad, sino una distribución de velocidades (de tipo gaussiano), tanto porque hay una cierta dispersión en las velocidades como porque solo mide el componente de las velocidades proyectadas en su LOS, mientras que tanto la velocidad como la dirección cambian a lo largo de la LOS, como se ve aquí:

Si todos tuvieran la misma velocidad a lo largo de LOS, el gráfico que muestra sería una línea delgada; en cambio, está manchado.

Debido a que la masa se concentra en el centro, hay un fuerte aumento en la velocidad a baja$x$. Si solo existiera la masa que puedes ver, la velocidad disminuiría a mayor$x$debido a la mayor distancia de la masa central. Se cree que la razón por la que permanece más o menos constante es la masa extra e invisible conocida como materia oscura .

La razón por la cual el lado izquierdo de la gráfica es similar al derecho, pero reflejado no solo a través del$y$eje sino también el$x$eje, es que de este lado, las estrellas se mueven hacia ti, mientras que del lado derecho se alejan de ti. Evidentemente, toda la galaxia se aleja de ti en$500\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$, ya que esta es la velocidad en$x=0$.

Entonces, para recapitular: ¿Cómo generas una trama así? Mide la distribución de velocidades a lo largo de muchas líneas de visión en el plano galáctico, desde un lado ($-R_\mathrm{gal}$) para el otro ($+R_\mathrm{gal}$). Por ejemplo, en$x=14\,\mathrm{kpc}$, medirías$V=675\pm12\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$:

En la práctica, imágenes como esta se hacen utilizando un grisma que dispersa la luz según su longitud de onda, junto con una rendija colocada a lo largo del plano galáctico, de modo que bloqueas la luz del resto del campo. Esto se llama espectroscopia de hendidura , en contraste con la espectroscopia "normal" en la que bloquea toda la luz, excepto un pequeño orificio colocado en algún objeto (por ejemplo, una estrella), o espectroscopia de campo integral, donde obtiene todo el espectro detrás de cada píxel en una imagen .

Si tiene alguna imagen espectral en forma de archivo de formato FITS, como la que tiene en la imagen original a la derecha del diagrama PV: creo que necesitará buscar alguna referencia sobre la transformada de Fourier. Esta transformada de Fourier lo llevará de la imagen RA-Dec al diagrama PV que desea generar. Además, es posible que necesite leer sobre el método de correlación cruzada, como se detalla en el artículo de 1979 de Tonry y Davis: http://adsabs.harvard.edu/abs/1979AJ.....84.1511T

Otro método se llama ajuste que involucra líneas de emisión.

El paquete IRAF que necesitará usar se llama "rvsao". Hay algunas referencias en algunas páginas web que puede seguir:

• http://tdc-www.harvard.edu/iraf/rvsao/papers/rvsao.adass97.html
• https://arxiv.org/abs/astro-ph/9803252

Para generar un diagrama de PV, deberá asignar su velocidad radial a una cuadrícula 1D, digamos una dependiendo de la posición radial, el mapeo debe ser uno a uno. De lo contrario, también puede generar un cubo, según el tipo de archivos de datos FITS originales que tenga de una observación.

Solo proporciono los detalles sobre el aspecto técnico, y tengo el propósito de explicar todo lo relacionado con la "distribución"... Cada relación en la física que depende del espacio (y tal vez también del tiempo) es una especie de distribución.