[論文レビュー] The MURALES survey II. Presentation of MUSE observations of 20 3C low-z radio galaxies and first results

B. Balmaverde, A. Capetti+13 more|Leiden Repository (Leiden University)|Mar 26, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 49被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、20個の低赤方偏移3C電波銀河の深さMUSE積分場分光法を用いて、電離ガスの運動学的および形態的性質を通じてAGNフィードバックを調査した。中央値3σ表面輝度限界が6 × 10⁻¹⁸ erg s⁻¹ cm⁻² arcsec⁻²に達する中で、100 kpcに達する拡張した発光線構造が検出され、FR II電波銀河がジェットに垂直に整列した大規模な電離ガス繊維を有することが示された。これは、低励起源におけるガス貯留の仮定を疑問視し、HEGおよびLEGタイプ間で類似したガス環境を示している。

ABSTRACT

We present observations of a complete sub-sample of 20 radio galaxies from the Third Cambridge Catalog (3C) with redshift <0.3 obtained from VLT/MUSE optical integral field spectrograph. These data have been obtained as part of the survey MURALES (a MUse RAdio Loud Emission line Snapshot survey) with the main goal of exploring the Active Galactic Nuclei (AGN) feedback process in a sizeable sample of the most powerful radio sources at low redshift. We present the data analysis and, for each source, the resulting emission line images and the 2D gas velocity field. Thanks to their unprecedented depth (the median 3 sigma surface brightness limit in the emission line maps is 6X10^-18 erg s-1 cm-2 arcsec-2, these observations reveal emission line structures extending to several tens of kiloparsec in most objects. In nine sources the gas velocity shows ordered rotation, but in the other cases it is highly complex. 3C sources show a connection between radio morphology and emission line properties. Whereas, in three of the four Fanaroff and Riley Class I radio galaxies (FRIs), the line emission regions are compact, ~1 kpc in size; in all but one of the Class II radiogalaxies FRIIs, we detected large scale structures of ionized gas with a median extent of 17 kpc. Among the FRIIs, those of high and low excitation show extended gas structures with similar morphological properties, suggesting that they both inhabit regions characterized by a rich gaseous environment on kpc scale.

研究の動機と目的

• 低赤方偏移電波銀河における電波ジェット活動と電離ガス運動学的性質との関連を調査すること。
• 3C電波銀河の完全サンプルにおける発光線領域の空間的広がりと形態を特定すること。
• 核から100 kpcまでのスケールでイオン化状態と速度場を分析することで、ガスがAGNフィードバックに果たす役割を評価すること。
• HEGおよびLEG電波銀河が類似したガス環境に存在するかどうかを検証し、冷たい／ホットな降着のパラダイムに挑戦すること。

提案手法

• 20個の低赤方偏移3C電波銀河に対して、VLTのMUSE機器を用いた深さ光学積分場分光法を実施した。
• 観測されたスペクトルキューブから2次元発光線マップおよび速度場マップを構築した。
• イオン化状態の異なる領域を特定するために、発光線比マップ（[O III]/Hα、[N II]/Hα）を導出した。
• 拡張構造に沿った仮想長スリット開口を用いた位置-速度図を作成し、運動学的性質を分析した。
• 電波構造（FR I/II）と電離ガス分布・運動学的性質を比較することで、整列性およびフィードバック結合性を評価した。
• 診断図において核領域および拡張領域を分類し、励起タイプ（HEG/LEG、BLO）を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3C電波銀河における電離ガスの空間的広がりおよび形態は、電波ジェット構造およびファナロフ＝ライラークラスとどのように相関しているか？
• RQ2 kpcから100 kpcスケールにおける電離ガスの運動学的構造は何か？ジェット駆動の噴流や秩序だてられた回転の兆候は見られるか？
• RQ3 HEGおよびLEG電波銀河における電離ガスの性質は、類似したガス環境にあると一貫しているか？冷たい／ホットな降着の二分法に挑戦するか？
• RQ4 拡張発光線ガスは、電波ジェット軸に対してどれほど整列しているか、または垂直に整列しているか？
• RQ5 特に高[ N II]/Hα や [O III]/Hα比を示す源の外縁部におけるイオン化の起源は何か？

主な発見

• 全20源で発光線が検出され、中央値3σ表面輝度限界が6 × 10⁻¹⁸ erg s⁻¹ cm⁻² arcsec⁻²に達し、微弱で拡張した電離ガスの検出が可能となった。
• 15個中14個のFR II電波銀河で、発光線領域（ELR）が100 kpcに達しており、多くが細長い繊維状構造を示した。
• FR II源では、電離ガスが電波ジェット軸に対して優勢に垂直に整列しているが、1つの源（3C 063）を除いてはジェットに沿った整列は認められなかった。
• 電離ガスの速度場は、大規模スケールでは通常、勾配が小さい規則的な構造を示したが、中心部では顕著な割合で複雑な運動学的性質を示した。
• 13個のFR II源の核領域および拡張領域は診断図で一貫した分類を示した：HEGは大半の距離でHEGの性質を維持したが、3C 458では核部がHEGであったのに対し、約80 kpcでLEGに類似した性質を示した。
• 3つの源（3C 63、3C 386、3C 424）では、[N II]/Hαおよび[O III]/Hα比が高く、外縁部のイオン化が光電離ではなく、宇宙線による衝突加熱が支配的である可能性を示唆した。