[论文解读] Spectroscopy of Ultra--Steep Spectrum Radio Sources: A Sample of z>2 Radio Galaxies

H. J. A. Röttgering, R. van Ojik+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 1996

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 5

一句话总结

本研究对64个超陡谱（USS）射电星系进行了光谱观测，识别出29个红移z > 2的源，其中三个红移z > 3。研究结果证实了谱指数与红移之间存在强烈相关性，最遥远的源表现出最陡峭的谱，同时发现Lyα发射占主导地位，其静止系等效宽度超过1000 Å，表明中心源的光致电离是主要电离机制，且观测到发射线之间存在显著的速度偏移。

ABSTRACT

We present spectroscopic observations for 64 radio galaxies having ultra steep radio spectra. Twenty-nine objects have redshifts $z>2$, the largest redshifts being almost 4. Our ultra steep spectrum (USS) criterion ($α< -1$) has proven to be the most efficient way of finding distant radio galaxies. We find that even among the USS sources, there is a strong statistical correlation between the spectral index and redshift. The most distant radio galaxies within the USS sample have the steepest radio spectra. In our sample there are 3 radio galaxies at $z>3$ compared with 26 at $2 < z < 3$. However, the present data do not allow us to decide whether there is a decrease in co-moving source density at the highest redshifts. We have analyzed the spectra of the 30 objects with the highest redshifts ($z>1.9$). For these high redshift radio galaxies, Ly$α$ is almost always the dominant emission line, with a rest frame equivalent width ranging from $\sim100$ Å to more than 1000 Å. The equivalent widths of the most important emission lines (Ly$α$, C\,{\small IV}, He\,{\small II}, C\,{\small III}]) are found to correlate strongly with each other. The large rest frame equivalent widths and the correlation between the equivalent widths of the emission lines, confirm that photoionization by a central continuum source is most likely the dominant ionization mechanism. There are significant velocity differences between the various emission lines of our high redshift radio galaxies; in particular the Ly$α$ line is shifted with respect to the higher ionization lines. Velocity shifts range from 100 to almost 1000 km s$^{-1}$ in some cases. Simulations show that the effects of associated H\,{\small I} absorption on the Ly$α$ emission line may be

研究动机与目标

• 通过超陡谱（USS）选择标准识别并光谱表征高红移射电星系。
• 研究z > 2的USS射电星系的红移分布及光谱特性。
• 确定导致高红移射电星系中强发射线的电离机制。
• 检查发射线的动力学结构，特别是Lyα与更高电离态线之间的速度偏移。
• 评估高红移射电星系的共动源密度，并检验z > 3时是否存在演化。

提出的方法

• 应用超陡谱标准（α < -1）从射电巡天中选择高红移射电星系。
• 获取64个射电星系的光学光谱，重点关注z > 1.9的源。
• 测量关键发射线（Lyα、C IV、He II和C III]）的静止系等效宽度。
• 分析发射线之间的速度偏移，特别是Lyα相对于更高电离态线的偏移。
• 利用模拟评估伴存H I吸收对Lyα轮廓的影响。
• 对谱指数、红移及发射线特性之间的相关性进行统计分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 超陡谱射电星系的红移分布如何？其与谱指数之间存在何种相关性？
• RQ2 导致高红移射电星系中强发射线的主导电离机制是什么？
• RQ3 在高红移射电星系中，不同发射线（特别是Lyα）的速度如何比较？
• RQ4 z > 3与2 < z < 3的射电星系在发射线特性上是否存在显著差异？
• RQ5 高红移射电星系的共动数量密度在z > 3时是否下降？

主要发现

• 在64个USS射电星系中，29个具有z > 2的红移，其中最远的源红移接近z ≈ 3.9。
• 谱指数与红移之间存在强烈的统计相关性，最遥远的源表现出最陡峭的谱（α < -1）。
• 识别出三个红移z > 3的射电星系，而2 < z < 3范围内的源有26个。
• 在高红移射电星系（z > 1.9）中，Lyα是主导发射线，其静止系等效宽度范围为~100 Å至超过1000 Å。
• Lyα、C IV、He II和C III]的等效宽度强相关，支持由中心连续谱源光致电离作为主导电离机制。
• 观测到发射线之间存在显著速度偏移，部分源中Lyα相对于更高电离态线存在100至近1000 km s⁻¹的偏移。