[論文レビュー] TANGO I: ISM in nearby radio galaxies. Molecular gas

B. Ocaña Flaquer, Stéphane Leon+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 41

ひとこと要約

本研究では、IRAM-30m望遠鏡を用いたCO(1-0)およびCO(2-1)線観測を通じて、近傍の電波強度が強いAGNにおける分子ガスを調査した。分子ガス質量の中央値は$2.2\times10^8\,M_\odot$と低く、FR-II銀河が高い質量を示すのは主にMalmquistバイアスによるものであり、強力な電波AGNが活動を維持するのに大規模なガス貯留層を必要としないことを示唆している。

ABSTRACT

Powerful radio-AGN are hosted by massive elliptical galaxies which are usually very poor in molecular gas. Nevertheless gas is needed in the very center to feed the nuclear activity. We aim to study the molecular gas properties (mass, kinematics, distribution, origin) in such objects, and to compare them with results of other known samples. We have performed at the IRAM-30m telescope a survey of the CO(1-0) and CO(2-1) emission in the most powerful radio galaxies of the Local Universe, selected only on the basis of their radio continuum fluxes. The main result of our survey is the very low content in molecular gas of such galaxies compared to spiral or FIR-selected galaxies. The median value of the molecular gas mass, including detections and upper limits, is 2.2x10^8 Msun. If separated into FR-I and FR-II types, a difference in H_2 masses between them is found. The median value of FR-I galaxies is about 1.9x10^8 and higher for FR-II galaxies, about 4.5x10^8 Msun but this is very probably entirely due to a Malmquist bias. Our results contrast with previous surveys, mainly selected through the FIR emission, implying larger observed masses of molecular gas. Moreover, the shape of CO spectra suggest the presence of a central molecular gas disk in 30% of these radio galaxies, a lower rate than in other active galaxy samples.

研究の動機と目的

• FIRや光学的選択に依存せず、電波連続スペクトルのみに基づいて選択された近傍の電波銀河における分子ガス量を測定すること。
• これらの系における分子ガスの運動・分布・起源を調査し、特にAGNの燃料供給メカニズムとの関連を検討すること。
• FIR選択サンプルと比較し、Malmquistバイアスなどの選択効果の影響を評価すること。
• 強力な電波AGNを駆動する要因として、分子ガスディスクか外部降着プロセスのどちらが支配的であるかを特定すること。
• 大規模な楕円銀河における核活動の燃料供給において、星の質量損失と外部ガス供給の役割を評価すること。

提案手法

• 赤方偏移$z \leq 0.1$の52個の近傍電波銀河を対象に、IRAM-30m望遠鏡を用いてCO(1-0)およびCO(2-1)線サーベイを実施した。
• ベースライン除去、キャリブレーション、ビームのデコンボリューションを含む標準的な単一望遠鏡データ還元手法を適用した。
• CO(2-1)/CO(1-0)線幅比を用いて光学的厚さと励起状態を推定し、ビーム拡散効果を補正した。
• 一定のX因子を仮定して、標準的な$\alpha_{CO}$換算係数を用いて分子ガス質量を推定した。
• 電波構造に基づいてFR-I型とFR-II型に分類し、ガス性質を比較した。
• 星の質量損失仮説を検証するため、分子ガス質量とブルー光度の相関を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波連続スペクトルのみで選択された電波AGNにおける分子ガス量は何か？ また、FIR選択サンプルと比べてどう異なるか？
• RQ2 FR-I型とFR-II型電波銀河は分子ガス質量で異なるか？ その差は選択バイアスに起因するか？
• RQ3 これらの電波銀河に中心部の分子ガスディスクの証拠があるか？ その運動は他のAGNサンプルと比べてどうか？
• RQ4 星の質量損失だけでは、これらの楕円銀河における観測された分子ガス貯留層を説明できるか？
• RQ5 外部ガス供給（例：小規模な合体、宇宙論的降着）が強力な電波AGNの燃料供給に果たす役割は何か？

主な発見

• サンプルの分子ガス質量中央値は$2.2\times10^8\,M_\odot$であり、FIR選択サンプルやULIRGサンプルと比べて顕著に低い。
• FR-II型電波銀河の分子ガス質量中央値は$4.5\times10^8\,M_\odot$、FR-I型は$1.9\times10^8\,M_\odot$であり、差はMalmquistバイアスに起因するとされる。
• 中心部の分子ガスディスクを示唆する二峰性CO線プロファイルは、サンプル全体の15％（検出されたうちの27％）で検出され、3CR 31ではPdBI画像で確認された。
• ビーム補正なしのCO(2-1)/CO(1-0)線幅比は2.3であるが、補正後は約0.6に低下し、CO線放出が光学的厚くかつ準熱的励起であることを示唆している。
• 低価格の$f_{100}/f_{60}$遠赤外比は、一部の初期型銀河で星形成活動が進行中である可能性を示唆しているが、支配的ではない。
• 星の質量損失では観測されたガス貯留層を説明できない。予想されるガス質量はブルー光度と相関せず、冷却時間は宇宙の年齢を上回る。