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

P. Salomé, F. Combes+8 more|ArXiv.org|Mar 14, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 37被引用 95

一句话总结

本研究利用IRAM 30米望远镜的HERA阵列对仙后座星系团核心区域的冷分子气体进行CO(2-1)发射映射，揭示了分子气体、Hα丝状结构与X射线空腔之间的关联。研究结果表明，冷气体追踪着为恒星形成提供燃料的储层，并集中在X射线空腔的边缘，支持由活动星系核反馈驱动的间歇性冷却流模型。

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.

研究动机与目标

• 研究仙后座星系团核心区域冷分子气体与多波段结构之间的空间与运动学关联。
• 确定冷分子气体是否与延伸的Hα丝状结构及X射线空腔相关联，后者是冷却流与活动星系核反馈的指标。
• 通过分析冷气体的形态与运动学，评估中心活动星系核在驱动间歇性冷却流中的作用。
• 探讨冷分子气体储层是否为星系团中心星系NGC 1275中的恒星形成提供燃料。
• 检验气体是否因活动星系核驱动的气泡在星系团内介质中而被抬升或下落的假设。

提出的方法

• 利用IRAM 30米望远镜的18元接收器HERA阵列对CO(2-1)转动能级发射进行映射。
• 观测覆盖了从NGC 1275中心向外约50 kpc（135角秒）的区域。
• 将数据与多波段数据结合：来自钱德拉望远镜的X射线轮廓、光学成像获得的Hα丝状结构，以及射电喷流结构。
• 对CO发射进行运动学分析，以评估冷气体的旋转与整体运动。
• 量化CO发射与X射线空腔边缘的空间相关性，以评估冷却效率。
• 通过多波段对比推断冷气体的起源，区分下落与被抬升的组分。

实验结果

研究问题

• RQ1 仙后座星系团核心区域的冷分子气体是否与Hα丝状结构及X射线空腔在空间上相关？
• RQ2 冷分子气体的运动学是否显示旋转或整体运动，与活动星系核驱动的抬升或下落一致？
• RQ3 冷气体是否位于热星系团内介质被压缩的区域，表明空腔边缘冷却效率增强？
• RQ4 冷气体的形态与分布是否支持由活动星系核反馈驱动的间歇性冷却流模型？
• RQ5 冷气体的起源是什么——来自星系团的下落气体，还是由上升的射电泡抬升的气体？

主要发现

• 在与Hα发射相关的延伸丝状结构中探测到冷分子气体，表明其可能为恒星形成提供燃料的储层。
• CO发射显著与中心X射线空腔的边缘相关，该处热气体被压缩，暗示冷却效率增强。
• 冷气体的整体运动学显示无旋转，表明其运动复杂且非圆形，与下落或抬升一致。
• 气体很可能是向中心下落的物质与被上升射电泡在星系团内介质中抬升的气体的混合物。
• 形态与运动学特征支持间歇性冷却流情景，其中活动星系核反馈调节气体冷却与恒星形成。
• 研究结果强化了中心活动星系核通过周期性能量注入与气体重分布驱动反馈循环的作用。