[论文解读] The MURALES survey I. A dual AGN in the radio galaxy 3C 459?

B. Balmaverde, A. Capetti+14 more|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 73被引用 3

一句话总结

本研究通过MUSE光谱观测，在FR II型射电星系3C 459中提供了双类星体活动星系核（AGN）系统的有力证据，识别出两个紧凑且相互偏移的发射线结（N1和N2），相距5.3 kpc，速度差约为400 km/s。次级星系核（N2）表现出高电离线比、窄线宽以及约10⁴² erg s⁻¹的光度，符合隐藏型II型类星体的特征，但在X射线和红外波段未被探测到，表明存在极端遮蔽；该系统被解释为一个后并合双AGN系统，包含一个射电噪的星系核和一个深度遮蔽的伴星。

ABSTRACT

We observed the FRII radio galaxy 3C459 (z=0.22) with the MUSE spectrograph at the Very Large Telescope (VLT) as part of the MURALES project (a MUse RAdio Loud Emission line Snapshot survey). We detected diffuse nuclear emission and a filamentary ionized gas structure forming a one-sided, triangular-shaped region extending out to $\sim$80 kpc. The central emission line region is dominated by two compact knots of similar flux: the first (N1) cospatial with the radio core and the (N2) second located 1.2" (5.3 kpc) to the SE. The two regions differ dramatically from the point of view of velocity (with an offset of ~400 km/s), line widths, and line ratios. This suggests that we are observing a dual AGN system formed by a radio loud AGN and type 2 QSO companion, which is the result of the recent merger that also produced its disturbed host morphology. The alternative possibility that N2 is just a bright emission line knot resulting from, for example, a jet-cloud interaction, is disfavored because of 1) the presence of a high ionization bicone whose apex is located at N2; 2) the observed narrow line widths; 3) its line luminosity (~10^42 erg s-1) typical of luminous QSOs; and 4) its location, which is offset from the jet path. The putative secondary AGN must be highly obscured, since we do not detect any emission in the Chandra and infrared Hubble Space Telescope images.

研究动机与目标

• 研究候选并合残余星系的3C 459中延伸电离气体和双发射线区域的性质。
• 确定次级发射线结（N2）是喷流-云团相互作用特征还是真实的次级AGN。
• 评估星系并合在触发双AGN系统中的作用，特别是在射电噪的FR II型射电星系中。
• 评估在X射线和红外波段探测遮蔽双AGN的观测挑战。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）的MUSE积分场光谱仪，对3C 459核区的发射线动力学和电离状态进行空间分辨映射。
• 结合钱德拉X射线、哈勃空间望远镜（HST）的红外与光学、以及MERLIN射电数据，进行多波段数据联合分析，以交叉识别源并评估可探测性。
• 比较N1与N2的线比（如[O III]/Hβ、[S II]/Hα）和线宽，推断电离源和遮蔽程度。
• 利用AGN的标准L2–10 keV / L[O III]比例关系，估算预期的X射线和射电光度。
• 对电离结构进行几何建模，包括以N2为中心的高电离双锥，评估其与喷流轴的对齐程度和空间重合性。
• 未来利用ALMA探测与次级AGN相关的分子气体。

实验结果

研究问题

• RQ1 3C 459中的次级发射线结N2是真实的AGN还是喷流-云团相互作用的特征？
• RQ2 N2区域的电离状态和光度如何？与已知类星体相比有何异同？
• RQ3 尽管N2具有高发射线光度，为何在X射线和红外波段均未被探测到？
• RQ4 在FR II型射电星系中，双AGN系统的普遍性如何，尤其是在星系并合的背景下？

主要发现

• 次级发射线结N2位于射电核心以东1′′.2（5.3 kpc）处，相对于N1具有约400 km/s的速度偏移，表明其具有独立的动力学起源。
• N2表现出窄线宽和高电离线比，与由明亮且遮蔽的AGN光致电离一致，而非喷流-云团相互作用引起的激波激发。
• N2的[O III]光度约为10⁴² erg s⁻¹，与明亮类星体相当；其预期X射线光度约为7 × 10⁴³ erg s⁻¹，表明其为康普顿厚且严重遮蔽。
• 钱德拉和HST数据中均未探测到N2的X射线或红外辐射，证实其存在极端遮蔽；其预测射电流量仅为约1 mJy，导致探测困难。
• 以N2为中心的高电离双锥与射电喷流轴线约成30°夹角，不利于其电离由喷流驱动的解释。
• 3C 459是初始MURALES巡天中20个射电星系内唯一确认的双AGN候选体，但3C 136.1和3C 196.1中也观测到类似的[O III]形态，提示3C星表中双AGN的实际比例可能显著（约10%）。