[論文レビュー] The ionization mechanism of the extended gas in high redshift radio galaxies:shocks or AGN photoionization?

M. Villar-Martı́n, C. N. Tadhunter+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 6, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、高赤方偏移の電波銀河における延長された発光線ガスの電離メカニズムを、UV線幅比を衝撃およびAGN光電離モデルと比較することによって調査している。データに最もよく合うのは、スペクトル指数 α = -1.0 のより硬い電離連続スペクトル、または α = -1.5 の低金属量ガスである。これは、電波の放射度や赤方偏移が増加するにつれてスペクトルが硬くなるか、初期の化学的進化が進行している可能性を示唆し、標準的な α = -1.5 モデルに反するものである。

ABSTRACT

We have compared the UV line ratios of a sample of very high redshift radio galaxies with shock and AGN photoionization models, with the goal of determining the balance between jet-induced shocks and AGN illumination in the extended emission line regions. We find that the UV line ratios cannot be explained in terms of photoionization of solar abundance gas by the classical power law of index $α=$-1.5, which successfully reproduces the general trends defined by the optical line ratios of low redshift radio galaxies. Pure shock models also provide a poor fit to the data. However, photoionization by a power law of index -1.0 provides an excellent fit to the UV line ratios. This suggests that the ionizing continuum spectral shape may depend on radio luminosity and/or redshift, such that it becomes harder as the radio power and/or redshift increase. However, an alternative possibility is that we are seeing the first signs of chemical evolution in these objects, since a power-law of index -1.5 with low metallicity also provides a good fit to the data. We further show that the UV line ratios provide a sensitive test of the ionization mechanism for the lower ionization conditions prevalent in some low redshift jet-cloud interaction candidates.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移の電波銀河における延長ガスの電離が、衝撃かAGN光電離のどちらのメカニズムによって支配的であるかを特定すること。
• これらの系におけるUV線幅比を説明する標準的光電離モデル（α = -1.5）の妥当性を検証すること。
• 電離連続スペクトルが電波放射度や赤方偏移の増加に伴って硬くなるかどうかを評価すること。
• 化学的進化が観測された電離状態をどのように形作っているかを評価すること。

提案手法

• 高赤方偏移の電波銀河からの観測UV線幅比を、衝撃およびAGN光電離の理論的モデルと比較する。
• スペクトル指数（α = -1.5、-1.0）と金属量（太陽系、低）を変化させた光電離モデルを用いてデータにフィットする。
• 標準的光電離コードを用いて、異なる電離連続スペクトル形状のもとでの電離構造をシミュレートする。
• [Ne V]/[Ne III] や [O III]/[O II] などの線幅比診断を用いて、電離メカニズムを区別する。
• 高赤方偏移の電波銀河のサンプルからの観測UV発光線データを用いて、モデルパラメータを制約する。
• 統計的比較と診断図を用いて、モデルのフィット度を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移の電波銀河におけるUV線幅比を最もよく説明するのは、衝撃かAGN光電離のどちらの電離メカニズムか？
• RQ2 これらの系における電離連続スペクトルは、標準的な α = -1.5 よりも硬いスペクトル指数（α ≈ -1.0）を持つのか？
• RQ3 α = -1.5 の低金属量ガスが観測されたUV線幅比を再現できるか。これは初期の化学的進化を示唆するか？
• RQ4 低電離環境における衝撃と光電離を区別するのに、UV線幅比診断は十分に感度があるか？
• RQ5 高赤方偏移の電波銀河において、電波放射度や赤方偏移の増加に伴って電離連続スペクトルが硬くなるか？

主な発見

• スペクトル指数 α = -1.0 のべき乗則的電離連続スペクトルが、観測されたUV線幅比に非常に良好にフィットしており、標準的な α = -1.5 よりもスペクトルが硬いことを示唆している。
• 純粋な衝撃モデルでは、観測されたUV線幅比を再現できないため、衝撃が主な電離メカニズムである可能性は低い。
• α = -1.5 の低金属量ガスでもデータに良好なフィットが得られ、初期の化学的進化が関与している可能性を示唆している。
• UV線幅比は電離状態に強く依存しており、電離メカニズムを区別するための強力な診断手段である。
• 結果から、電離連続スペクトルの形状が電波放射度や/および赤方偏移に依存している可能性があり、値が高くなるほどスペクトルが硬くなる傾向があると示唆される。
• 本研究は、高赤方偏移の電波銀河に普遍的に標準的な α = -1.5 べき乗則が適用可能であるという仮定に疑問を呈している。