[論文レビュー] A Statistical Study of Emission Lines from High Redshift Radio Galaxies

C. De Breuck, H. J. A. Röttgering+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2000

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、赤方偏移 z = 0 から 5.2 の範囲にわたる165個の高赤方偏移電波銀河（HzRGs）の線幅発光線を分析し、電波および分光的パラメータを用いて、Lyα非対称性、電波サイズ、赤方偏移、発光線の輝度との相関関係を明らかにした。主な発見として、z > 3 でH i吸収が増加し、拡張した線領域では衝撃と光電離の併存が示唆され、電波出力と全発光線輝度との強い関連性が確認された。

ABSTRACT

We have compiled a sample of 165 radio galaxies from the literature to study the properties of the extended emission line regions and their interaction with the radio source over a large range of redshift 0

研究の動機と目的

• 高赤方偏移電波銀河（HzRGs）の拡張発光線領域（EELRs）における物理的状態およびイオン化機構を、広い赤方偏移範囲（0 < z < 5.2）にわたり調査すること。
• 電波源の性質（サイズ、ラーブ距離比、電波出力など）が観測された発光線特性に与える影響を特定すること。
• 特に紫外線発光線において、衝撃イオン化とAGN光電離の両者が観測された線比に果たす寄与を評価すること。
• 特に z > 3 において、線輝度および等価幅を用いて金属量およびガス量の進化を評価すること。
• Lyα線におけるH i吸収の有意性を定量化し、電波源サイズおよび赤方偏移ととの相関関係を検討すること。

提案手法

• 文献から165個のHzRGsのサンプルを収集し、4つの最も明るい紫外線発光線について、電波的（サイズ、ラーブ距離比、出力）および分光的（輝度、線幅、等価幅）の18の主要パラメータを抽出した。
• H i吸収光学厚さの代理として、He II λ1640の固有赤方偏移と一致すると仮定して、Lyα線非対称性を測定する新しいパラメータ $ A_{\rm Ly\alpha} $ を導入した。
• 18パラメータ間の153組のペアワイズ相関を統計的に分析し、有意な関係を同定した。
• 診断図（例：C IV/He II/C III]比）に紫外線発光線データをプロットし、観測された線比がAGN光電離モデルおよび衝撃イオン化モデルの予測とどのように一致するかを比較した。
• 角サイズ分布を用いて、小型電波源が衝撃イオン化ガスを多く含むかどうかをテストし、形態とイオン化機構の関連を検証した。
• 衝撃および光電離モデルと比較して、線比（例：C II]/C III]）を分析し、低イオン化線が衝撃寄与に対してどれほど感受性があるかを同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Lyα発光線の非対称性（$ A_{\rm Ly\alpha} $）は電波源サイズおよび赤方偏移とどのように相関するか。これはH i吸収にどのような含意をもたらすか。
• RQ2 HzRGsにおける電波出力と全発光線輝度の関係は何か。これは共通のエネルギー源を支持するか。
• RQ3 衝撃イオン化とAGN光電離は、HzRGsの観測された紫外線発光線比にどの程度寄与しているか。
• RQ4 特に z > 3 において、HzRGsのガスのイオン化状態および金属量は赤方偏移とともにどのように進化するか。
• RQ5 C II]線比が純粋な光電離モデルから外れる理由は何か。これは小型電波源における支配的イオン化機構にどのような含意をもたらすか。

主な発見

• Lyα非対称性（$ A_{\rm Ly\alpha} $）は、電波源サイズおよび赤方偏移と有意に相関しており、z > 3 で $ A_{\rm Ly\alpha} $ が増加する傾向を示しており、これはイントラギャラクティック媒体におけるH i吸収の増強を示唆している。
• z > 3 でLyαの他の線および連続分光輝度が急激に増加し、H i吸収の増加と一致しており、形成中の原始的水素の貯留庫があることを示唆している。
• Lyα、C IV、He II、C III]線の輝度間およびそれらの等価幅間には強い相関が認められ、共通のイオン化源があることを示している。
• 診断図では、高イオン化線（C IV、He II、C III]）はAGN光電離モデルに最もよく適合するが、C II]/C III]比は高衝撃速度の衝撃イオン化モデルに適合する。
• C II]は高イオン化紫外線線よりも5倍衝撃イオン化に対して感受性が高く、衝撃と光電離の組み合わせがHzRGsの統合スペクトルをよりよく適合させる。
• 衝撃イオン化はほとんどが小型電波源（D < 150 kpc）に観測され、その角サイズ分布が合成スペクトルの差を説明できることから、大多数のHzRGsに顕著な衝撃寄与があると示唆される。