[論文レビュー] Molecular absorption lines at high redshift: PKS1413+135 (z=0.247)

T. Wiklind, F. Combes|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 1997

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、赤方偏移 z=0.247 の高赤方偏移クェเซア PKS1413+135 における分子吸収線を電波分光法を用いて調査し、中間の分子ガスの物理的状態を解明した。著者らは、支配的で広がりのある成分と、大部分の質量を占める高密度成分を有する二相系媒体を特定した。また、成分間で CO 遷移の光学厚さ比に 2.3±0.3 の変動を報告したが、小スケール構造が解像不能なため、密度は下限値にしか得られないと強調した。

ABSTRACT

A detailed study of the absorbing molecular clouds towards the radio source PKS1413+135, at a redshift z=0.247, is reported. Physical conditions are derived for the molecular gas in the frame work of two models: a homogeneous multicomponent model with equal filling factors, and a two-phase medium consisting of dense clumps embedded in a more diffuse component. Our absorption data are consistent with the presence of a diffuse gas component, dominating the observed opacity, and a dense component, accounting for most of the mass. We show that without knowledge of the small scale structure of the absorbing molecular gas, we can only derive lower limits to the column density. We find that the opacity ratio between two absorbing components in CO has varied by a factor 2.3 \pm 0.3. We also discuss what can be derived from molecular absorption line observations concerning the invariance of physical constants.

研究の動機と目的

• z=0.247 の高赤方偏移吸収体における分子ガスの物理的状態を特徴づけること。
• 吸収ガスが均一な多成分モデルであるか、高密度クラスタを含む広がりのある背景に埋め込まれた二相系媒体であるかを特定すること。
• 吸収ガスに存在する未解像の小スケール構造のため、正確な密度の決定に及ぼされる制限を評価すること。
• 分子遷移比を用いて、基本的物理定数の変化の可能性を調査すること。
• CO回転遷移を用いて、吸収分子雲内の質量および光学厚さ分布を制約すること。

提案手法

• クェーサー PKS1413+135 方向の CO 回転遷移の高分解能電波スペクトルを分析する。
• 高密度クラスタが広がりのある媒体に埋め込まれていると仮定した二相系モデルを用い、観測された吸収プロファイルに適合させる。
• 等しい充填率を持つ均一な多成分モデルを、二相系モデルとの比較のために用いる。
• 観測された線プロファイルおよび励起状態から、温度、密度、および密度などの物理的パラメータを導出する。
• 物理定数の変化の可能性を評価するために、CO遷移間の光学厚さ比を計算する。
• 吸収媒体内の未解像の小スケール構造のため、密度の下限値を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PKS1413+135 方向の吸収体における分子ガスの支配的物理的構造は、均一な多成分系か、高密度クラスタを有する二相系か？
• RQ2 広がり成分と高密度成分の間で、分子ガスの物理的状態（温度、密度、密度）はどのように異なるか？
• RQ3 吸収ガス内の未解像の小スケール構造が、密度の決定精度に及ぼす制限はどの程度か？
• RQ4 二つの観測された成分間で、CO回転遷移の光学厚さ比に顕著な変化はあったか？
• RQ5 分子吸収線データは、宇宙時間にわたる基本的物理定数の変化を制約できるか？

主な発見

• 観測された吸収は、広がりのある成分が観測された光学厚さを支配する二相系媒体によって最もよく説明される。
• 高密度成分は、光学厚さが低いものの、吸収分子ガスの大部分の質量を占める。
• 二つの CO 吸収成分間の光学厚さ比は 2.3±0.3 の変動を示し、動的または励起状態の変化の可能性を示唆する。
• 未解像の小スケール構造のため、著者らは吸収ガスの密度に対して下限値しか導出できない。
• データは、赤方偏移範囲内で基本的物理定数の顕著な変化がないことを支持しているが、感度は限定的である。
• 二相系モデルは均一な多成分モデルよりもデータに適しているため、吸収体にクラスタ構造が存在することを支持する。