[论文解读] TANGO I: ISM in nearby radio galaxies. Molecular gas

B. Ocaña Flaquer, Stéphane Leon+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 41

一句话总结

本研究利用IRAM-30m望远镜对邻近的射电噪活动星系核（AGN）进行了CO(1-0)和CO(2-1)线观测，研究分子气体。结果发现分子气体质量的中位数仅为$2.2\times10^8\,M_\odot$，FR-II星系的较高质量仅因Malmquist偏差所致，表明强大的射电AGN并不需要巨大的气体储库来维持活动。

ABSTRACT

Powerful radio-AGN are hosted by massive elliptical galaxies which are usually very poor in molecular gas. Nevertheless gas is needed in the very center to feed the nuclear activity. We aim to study the molecular gas properties (mass, kinematics, distribution, origin) in such objects, and to compare them with results of other known samples. We have performed at the IRAM-30m telescope a survey of the CO(1-0) and CO(2-1) emission in the most powerful radio galaxies of the Local Universe, selected only on the basis of their radio continuum fluxes. The main result of our survey is the very low content in molecular gas of such galaxies compared to spiral or FIR-selected galaxies. The median value of the molecular gas mass, including detections and upper limits, is 2.2x10^8 Msun. If separated into FR-I and FR-II types, a difference in H_2 masses between them is found. The median value of FR-I galaxies is about 1.9x10^8 and higher for FR-II galaxies, about 4.5x10^8 Msun but this is very probably entirely due to a Malmquist bias. Our results contrast with previous surveys, mainly selected through the FIR emission, implying larger observed masses of molecular gas. Moreover, the shape of CO spectra suggest the presence of a central molecular gas disk in 30% of these radio galaxies, a lower rate than in other active galaxy samples.

研究动机与目标

• 测量仅通过射电连续谱选择的邻近射电星系中的分子气体含量，独立于FIR或光学选样。
• 研究这些系统中分子气体的运动学、分布及其起源，特别是与AGN燃料机制的关系。
• 将结果与FIR选样进行比较，并评估Malmquist偏差等选择效应的影响。
• 确定在强大射电AGN中，分子气体盘还是外部吸积过程占主导地位。
• 评估恒星质量损失与外部气体供应在大质量椭圆星系核活动燃料供给中的作用。

提出的方法

• 利用IRAM-30m望远镜对52个红移≤0.1的邻近射电星系进行了CO(1-0)和CO(2-1)线的巡天观测。
• 采用标准单天线数据处理技术，包括基线去除、校准和波束去卷积。
• 利用CO(2-1)/CO(1-0)线亮度比推断光学厚度和激发条件，并校正波束弥散效应。
• 使用标准的$\alpha_{CO}$转换因子估算分子气体质量，假设X因子恒定。
• 根据射电形态将源分类为FR-I和FR-II类型，并比较其气体性质。
• 分析分子气体质量与蓝光 luminosity 之间的相关性，以检验恒星质量损失假说。

实验结果

研究问题

• RQ1 仅通过射电连续谱发射选择的射电-AGN中，分子气体含量如何？与FIR选样相比有何不同？
• RQ2 FR-I和FR-II射电星系在分子气体质量上是否存在差异？该差异是否源于选择偏差？
• RQ3 这些射电星系中是否存在中心分子气体盘的证据？其运动学与其他AGN样本相比如何？
• RQ4 恒星质量损失是否足以解释这些椭圆星系中观测到的分子气体储库？
• RQ5 外部气体供应（如小质量并合、宇宙学吸积）在燃料供给强大射电AGN中起什么作用？

主要发现

• 样本中分子气体质量的中位数为$2.2\times10^8\,M_\odot$，显著低于FIR选样或ULIRG样本中的值。
• FR-II射电星系的分子气体质量中位数（$4.5\times10^8\,M_\odot$）高于FR-I星系（$1.9\times10^8\,M_\odot$），但该差异归因于Malmquist偏差。
• 在15%的样本中（检测源的27%）探测到双峰CO线轮廓——表明存在中心分子盘，其中3CR 31通过PdBI成像得到证实。
• 未校正波束的CO(2-1)/CO(1-0)线亮度比为2.3，但校正后降至约0.6，表明CO发射为光学厚且亚热激发。
• 较低的$f_{100}/f_{60}$远红外比表明部分早期型星系中可能存在正在进行的恒星形成，尽管不占主导地位。
• 恒星质量损失无法解释观测到的气体储库，因为预期气体质量与蓝光 luminosity 无相关性，且冷却时间超过宇宙年龄。