The integrated 21 cm H I emission profile of a galaxy encodes valuable information on the kinematics, spatial distribution, and dynamical state of its cold interstellar medium. The line width, in particular, reflects the rotation velocity of the galaxy, which, in combination with a size scale, can be used to constrain the dynamical mass of the system. We introduce a new method based on the concept of the curve of growth to derive a set of robust parameters to characterize the line width, asymmetry, and concentration of the integrated H I spectra. We use mock spectra to evaluate the performance of our method, to estimate realistic systematic uncertainties for the proposed parameters, and to correct the line widths for the effects of instrumental resolution and turbulence broadening. Using a large sample of nearby galaxies with available spatially resolved kinematics, we demonstrate that the newly defined line widths can predict the rotational velocities of galaxies to within an accuracy of $\lesssim 30$ km s$^{-1}$. We use the calibrated line widths, in conjunction with the empirical relation between the size and mass of H I disks, to formulate a prescription for estimating the dynamical mass within the H I-emitting region of gas-rich galaxies. Our formalism yields dynamical masses accurate to $\sim 0.3$ dex based solely on quantities that can be derived efficiently and robustly from current and future extragalactic H I surveys. We further extend the dynamical mass calibration to the scale of the dark matter halo.

中文翻译：

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基于积分高光谱的星系自转速度和动力学质量的确定

一个星系的综合 21 cm HI 发射剖面编码了有关其冷星际介质的运动学、空间分布和动力学状态的宝贵信息。尤其是线宽，反映了星系的自转速度，结合尺寸尺度，可以用来约束系统的动力学质量。我们引入了一种基于生长曲线概念的新方法，以推导出一组稳健参数来表征集成 HI 光谱的线宽、不对称性和浓度。我们使用模拟光谱来评估我们方法的性能，估计所提出参数的现实系统不确定性，并校正仪器分辨率和湍流展宽影响的线宽。使用具有可用空间解析运动学的大量附近星系样本，我们证明了新定义的线宽可以预测星系的旋转速度，精度在 $\lesssim 30$ km s$^{-1}$ 范围内。我们使用校准的线宽，结合 HI 盘的大小和质量之间的经验关系，来制定估计富含气体星系的 HI 发射区域内的动力学质量的处方。我们的形式主义产生的动力学质量精确到 $\sim 0.3 $ dex，仅基于可以从当前和未来的河外 HI 调查中有效和可靠地推导出的数量。我们进一步将动态质量校准扩展到暗物质晕的尺度。我们证明了新定义的线宽可以在 $\lesssim 30$ km s$^{-1}$ 的精度内预测星系的旋转速度。我们使用校准的线宽，结合 HI 盘的大小和质量之间的经验关系，来制定估计富含气体星系的 HI 发射区域内的动力学质量的处方。我们的形式主义产生的动力学质量精确到 $\sim 0.3 $ dex，仅基于可以从当前和未来的河外 HI 调查中有效和可靠地推导出来的数量。我们进一步将动态质量校准扩展到暗物质晕的尺度。我们证明了新定义的线宽可以在 $\lesssim 30 $ km s$^{-1}$ 的精度内预测星系的旋转速度。我们使用校准的线宽，结合 HI 盘的大小和质量之间的经验关系，来制定估计富含气体星系的 HI 发射区域内的动力学质量的处方。我们的形式主义产生的动力学质量精确到 $\sim 0.3 $ dex，仅基于可以从当前和未来的河外 HI 调查中有效和可靠地推导出来的数量。我们进一步将动态质量校准扩展到暗物质晕的尺度。为估计富含气体的星系的 H I 发射区域内的动力学质量制定一个方法。我们的形式主义产生的动力学质量精确到 $\sim 0.3 $ dex，仅基于可以从当前和未来的河外 HI 调查中有效和可靠地推导出的数量。我们进一步将动态质量校准扩展到暗物质晕的尺度。为估计富含气体的星系的 H I 发射区域内的动力学质量制定一个方法。我们的形式主义产生的动力学质量精确到 $\sim 0.3 $ dex，仅基于可以从当前和未来的河外 HI 调查中有效和可靠地推导出来的数量。我们进一步将动态质量校准扩展到暗物质晕的尺度。