[논문 리뷰] The MURALES survey II. Presentation of MUSE observations of 20 3C low-z radio galaxies and first results

B. Balmaverde, A. Capetti외 13명|Leiden Repository (Leiden University)|2019. 03. 26.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 49인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 20개의 저적도 3C 전파은하에 대해 깊은 MUSE 적층장역분광법을 수행하여 AGN 피드백을 이온화된 기체의 운동학 및 형상에 의해 조사한다. 중앙 3σ 표면 빛강도 한계가 6 × 10⁻¹⁸ erg s⁻¹ cm⁻² arcsec⁻²인 가운데, 100 kpc까지 연장된 발광선 구조를 밝혀내어, FR II 전파은하는 제트에 수직으로 정렬된 대규모 이온화 기체 필라멘트를 포함하고 있음을 시사하며, 저운동 에너지 원천에 대한 기체 저축에 대한 기존 가정을 도전하고 있으며, HEG 및 LEG 유형 간 유사한 기체 환경이 존재함을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 저적도 전파은하에서 전파 제트 활동과 이온화된 기체 운동학 간의 관계를 조사하기 위해.
• 완전한 3C 전파은하 샘플에서 발광선 영역의 공간적 범위와 형상을 규명하기 위해.
• 핵심부에서부터 100 kpc까지의 스케일에서 이온화 상태와 속도장 분석을 통해 기체가 AGN 피드백에 미치는 역할을 평가하기 위해.
• HEG 및 LEG 전파은하가 유사한 기체 환경에 존재하는지 테스트하여 냉각/열린 물질 유입 이론을 도전하기 위해.

제안 방법

• 20개의 저적도 3C 전파은하에 대해 VLT의 MUSE 기구를 사용하여 깊은 광학 적층장역분광법을 확보하기 위해.
• 관측된 스펙트럼 큐브에서 2차원 발광선 지도 및 속도장 지도를 구성하기 위해.
• 이온화 상태의 차이를 식별하기 위해 [O III]/Hα, [N II]/Hα 비율 지도를 유도하기 위해.
• 연장된 구조에 따라 정렬된 가상의 장슬릿 조합을 따라 위치-속도도를 제작하여 운동학을 분석하기 위해.
• 전파 형상(FR I/II)과 이온화된 기체 분포 및 운동학을 비교하여 정렬도와 피드백 결합 정도를 평가하기 위해.
• 진단도에서 핵심부 및 연장된 영역을 분류하여 흥분 유형(HEG/LEG, BLO)을 결정하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 3C 전파은하의 이온화된 기체의 공간적 범위와 형상은 그들의 전파 제트 구조 및 팔라노프-릴리어 클래스와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ2 kpc에서 100 kpc 스케일에서 이온화된 기체의 운동학적 구조는 무엇이며, 제트 유도형 기체 분출 또는 순서 정렬된 회전의 징후를 보이는가?
• RQ3 HEG 및 LEG 전파은하의 이온화된 기체 특성은 동일한 기체 환경을 반영하는가? 이는 냉각/열린 물질 유입 이분화 이론을 도전하는가?
• RQ4 확장된 발광선 기체는 어느 정도까지 전파 제트축과 정렬되거나 수직으로 정렬되어 있는가?
• RQ5 특히 [N II]/Hα 또는 [O III]/Hα 비율이 높은 경우, 이러한 은하의 외부 영역에서 이온화의 기원은 무엇인가?

주요 결과

• 모든 20개의 소스에서 발광선이 관측되었으며, 중앙 3σ 표면 빛강도 한계가 6 × 10⁻¹⁸ erg s⁻¹ cm⁻² arcsec⁻²에 도달하여 희미하고 연장된 이온화된 기체를 탐지할 수 있었다.
• 15개의 FR II 전파은하 중 14개에서 확장된 발광선 영역(ELRs)이 최대 100 kpc까지 연장되었으며, 대부분 기하학적으로 길고 필라멘터스러운 구조를 보였다.
• FR II 소스에서는 이온화된 기체가 전파 제트축에 대해 우선적으로 수직으로 정렬되어 있었지만, 한 소스(3C 063)만이 제트와 정렬되어 있었다.
• 이온화된 기체의 속도장은 일반적으로 큰 스케일에서 규칙적이며 기울기가 작았지만, 핵심 영역에서는 샘플의 상당 부분에서 복잡한 운동학을 보였다.
• 13개의 FR II 소스에서 핵심부 및 연장된 영역이 진단도에서 일관된 분류를 보였으며, HEG 영역는 큰 반경에서도 HEG로 유지되었고, 3C 458에서는 HEG 핵심부가 약 80 kpc에서 LEG 유사 특성을 보였다.
• 세 소스(3C 63, 3C 386, 3C 424)에서 고[ N II]/Hα 및 [O III]/Hα 비율은 외부 영역에서 우주선에 의한 충돌성 가열이 광이온화보다 지배적일 수 있음을 시사한다.