[論文レビュー] Cold molecular gas in the Perseus cluster core - Association with X-ray cavity, Halpha filaments and cooling flow -

P. Salomé, F. Combes+8 more|ArXiv.org|Mar 14, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 37被引用数 95

ひとこと要約

本研究では、IRAM 30m望遠鏡のHERAアレイを用いて、ペルセウス銀河団中心部の冷たい分子ガスをCO(2-1)線放出によってマッピングした。その結果、分子ガス、Hα filament、X線キャビティの間に関連性が示された。研究結果は、冷たいガスが星形成を供給するための貯留層を示しており、X線キャビティの縁に集中していることから、AGNフィードバックによって駆動される間欠的冷却流モデルを支持するものである。

ABSTRACT

Cold molecular gas has been recently detected in several cooling flow clusters of galaxies where huge optical nebulosities often stand. These optical filaments are tightly linked to the cooling flow and to the related phenomena, like the rising bubbles of relativistic plasma, fed by the radio jets. We present here a map in the CO(2-1) rotational line of the cold molecular gas associated with some Halpha filaments surrounding the central galaxy of the Perseus cluster: NGC 1275. The map, extending to about 50 kpc (135 arcsec) from the center of the galaxy, has been made with the 18-receiver array HERA, at the focus of the IRAM 30m telescope. Although most of the cold gas is concentrated to the center of the galaxy, the CO emission is also clearly associated to the extended filaments conspicuous in ionised gas and could trace a possible reservoir fueling the star formation there. Some of the CO emission is also found where the X-ray gas could cool down more efficiently: at the rims of the central X-ray cavity (where the hot gas is thought to have been pushed out and compressed by the central AGN expanding radio lobes). The CO global kinematics does not show any rotation in NGC 1275. The cold gas is probably a mixture of gas falling down on the central galaxy and of uplifted gas dragged out by a rising bubble in the intracluster medium. As recenlty suggested in other cluster cores, the cold gas peculiar morphology and kinematics argue for the picture of an intermittent cooling flow scenario where the central AGN plays an important role.

研究の動機と目的

• ペルセウス銀河団中心部における冷たい分子ガスと多波長構造との空間的および運動的関連性を調査すること。
• 冷たい分子ガスが、冷却流およびAGNフィードバックの指標である延長Hα filamentおよびX線キャビティと関連しているかどうかを特定すること。
• 中心部のAGNが、冷たいガスの形態と運動の分析を通じて、間欠的冷却流を駆動する役割を果たしているかどうかを評価すること。
• 冷たい分子ガスの貯留層が、銀河団中心部の銀河NGC 1275における星形成を駆動しているかどうかを検討すること。
• ガスがAGN駆動の気泡によって上昇しているか、または降着しているかという仮説を検証すること。

提案手法

• CO(2-1)回転線放出は、IRAM 30m望遠鏡の18受信機アレイを用いてマッピングされた。
• 観測範囲はNGC 1275の中心から約50 kpc（135 arcsec）まで延びていた。
• データは、ChandraからのX線等高線、光学画像からのHα filament、および電波ジェット構造と統合された。
• 冷たいガスの運動的解析により、ガスの回転および大規模な運動が評価された。
• CO放出とX線キャビティの縁との空間的相関を定量化し、冷却効率を評価した。
• 多波長比較を用いて、冷たいガスの起源を特定し、降着成分と上昇成分を区別した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ペルセウス銀河団中心部において、冷たい分子ガスはHα filamentおよびX線キャビティと空間的に相関しているか？
• RQ2 冷たい分子ガスの運動学的性質は、AGN駆動の上昇または降着と整合する回転や大規模な運動を示しているか？
• RQ3 熱い銀河団間媒体が圧縮されている場所、すなわちキャビティ縁で冷たいガスが集中しており、冷却効率が向上していると考えられるか？
• RQ4 冷たいガスの形態と分布は、AGNフィードバックによって駆動される間欠的冷却流モデルを支持するか？
• RQ5 冷たいガスの起源は、銀河団から降着しているのか、それとも上昇する電波気泡によって上昇させられているのか？

主な発見

• 冷たい分子ガスは、Hα放射と関連した延長フィラメントとして検出され、星形成を供給する可能性のある貯留層であると示唆された。
• CO放出は、熱いガスが圧縮されている中央X線キャビティの縁と顕著に関連しており、冷却効率の向上を示唆している。
• 冷たいガスの全体的な運動学的性質には回転が認められず、降着または上昇と整合する複雑な非円形運動であることが示された。
• ガスは、中心に向かって降着する物質と、上昇する電波気泡によって上昇したガスの混合物である可能性が高い。
• 形態と運動学的性質は、AGNフィードバックによって駆動される間欠的冷却流シナリオを支持している。
• 研究結果は、中心部のAGNが断続的なエネルギー注入とガス再配分を通じてフィードバックサイクルを駆動する役割を果たしていることを強化するものである。