[논문 리뷰] Cold molecular gas in the Perseus cluster core - Association with X-ray cavity, Halpha filaments and cooling flow -

P. Salomé, F. Combes외 8명|ArXiv.org|2006. 03. 14.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 37인용 수 95

한 줄 요약

이 연구는 IRAM 30m 망원경의 HERA 어레이를 이용한 CO(2-1) 복사선 방출을 통해 페르세우스 은하단 중심부의 냉각 분자 기체를 맵핑하며, 분자 기체, Hα 필라멘트, X선 공극 간의 연관성을 규명한다. 연구 결과는 냉각 기체가 항성 형성에 공급되는 저축소를 나타내며, X선 공극의 가장자리에 집중되어 있음을 시사하며, AGN 피드백에 의해 유도되는 간헐적인 냉각 흐름 모델을 지지한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 페르세우스 은하단 중심부에서 냉각 분자 기체와 다중 파장 구조 간의 공간적 및 운동학적 연관성을 조사하기 위해.
• 냉각 분자 기체가 냉각 흐름과 AGN 피드백의 지표인 확장된 Hα 필라멘트 및 X선 공극과 관련이 있는지 확인하기 위해.
• 냉각 기체의 형태와 운동학을 분석하여 중심 AGN이 간헐적인 냉각 흐름을 어떻게 유도하는지 평가하기 위해.
• 냉각 분자 기체 저축소가 은하단 중심 은하인 NGC 1275에서 항성 형성에 연료가 되는지 탐색하기 위해.
• 가스가 AGN에 의해 유도된 기포에 의해 올라올라가거나 떨어지게 되는지에 대한 가설을 검증하기 위해.

제안 방법

• CO(2-1) 전이 선 방출은 IRAM 30m 망원경의 18수신기 HERA 어레이를 이용해 맵핑되었다.
• 관측는 NGC 1275 중심에서 약 50 kpc(135 arcsec) 범위까지 확장되었다.
• 다중 파장 데이터와 결합되었다: Chandra의 X선 등고선, 광학 이미징으로부터의 Hα 필라멘트, 라디오 제트 구조.
• 냉각 기체의 운동학적 분석을 통해 기체의 회전 및 대규모 운동을 평가하였다.
• CO 방출과 X선 공극 가장자리 간의 공간 상관관계를 정량화하여 냉각 효율성을 평가하였다.
• 다중 파장 비교를 통해 냉각 기체의 기원을 분석하였으며, 낙하 성분과 올라온 성분을 구별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 페르세우스 은하단 중심부에서 냉각 분자 기체는 Hα 필라멘트 및 X선 공극과 공간적으로 상관관계가 있는가?
• RQ2 냉각 분자 기체의 운동학은 AGN에 의해 유도된 올라옴 또는 낙하에 일치하는 회전 또는 대규모 운동을 나타내는가?
• RQ3 핫한 은하단 내 기체가 압축되는 곳, 즉 공극 가장자리에서 냉각 기체가 위치하고 있는가, 이는 냉각 효율 향상을 시사하는가?
• RQ4 냉각 기체의 형태와 분포가 AGN 피드백에 의해 유도된 간헐적인 냉각 흐름 모델을 지지하는가?
• RQ5 냉각 기체의 기원은 은하단에서 낙하하는가, 아니면 상승하는 라디오 기포에 의해 올라온 것인가?

주요 결과

• 냉각 분자 기체는 Hα 방출과 관련된 확장된 필라멘트에서 검출되었으며, 항성 형성에 공급되는 가능성이 있는 저축소를 시사한다.
• CO 방출은 중심 X선 공극 가장자리와 유의미하게 관련되어 있으며, 여기서 핫 기체가 압축되어 있어 냉각 효율 향상이 가능하다는 것을 시사한다.
• 냉각 기체의 전반적인 운동학은 회전을 보이지 않으며, 낙하 또는 올라옴에 일치하는 복잡한 비원형 운동임을 시사한다.
• 기체는 중심 쪽으로 낙하하는 물질과 은하단 내 기체에서 상승하는 기체의 혼합물일 가능성이 높다.
• 형태와 운동학은 AGN 피드백에 의해 유도되는 간헐적인 냉각 흐름 시나리오를 지지하며, 이는 가스 냉각과 항성 형성 조절에 기여한다.
• 연구 결과는 중심 AGN이 에너지 주입과 기체 재분포를 통해 간헐적인 피드백 사이클을 유도하는 데서 중요한 역할을 한다는 것을 강화한다.