クエーサーのホスト銀河と分子ガスに関する新しい知見
最近の研究結果は、クエーサーのホスト銀河における分子ガスの重要性を明らかにした。
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目次
クエーサーは、中心に超巨大ブラックホールを持つ明るい天体で、宇宙の中で非常に目立つ存在だよ。これらのブラックホールの周りのガスの振る舞いを理解することが、銀河がどのように進化し星を形成するかの謎を解く鍵になるんだ。この文書は、クエーサーホスト銀河で見つかる冷たい分子ガスに関連する最近の観測結果や発見をまとめているよ。これは星形成やブラックホールの成長において重要な役割を果たしているんだ。
分子ガス研究の重要性
分子ガスは星を形成するために欠かせないもの。星やそれに伴って銀河を作る主な素材なんだ。クエーサーホスト銀河のこのガスの貯蔵庫を調査することで、星形成とブラックホール活動の関係を理解しようとしているんだ。既存の研究はあるけど、これらの銀河における分子ガスのトレーサーのデータにはまだ不均一な分布があるんだ。
最近の観測
最近の研究では、CO(2-1)の放射が新たに観測され、以前のCO(6-5)、CO(7-6)、および塵源のデータと組み合わせて、最も明るいクエーサーホストの分子ガスを測定したんだ。研究は3つの高赤方偏移クエーサー、P036+03、J0305-3150、J2348-3054に焦点を当てているよ。
主な発見
結果は、これらのクエーサーにおける分子ガスの存在に関して混とんとした様子を示したよ。3つのクエーサーのうち、P036+03とJ0305-3150はCO(2-1)の放射を示さなかったので、ガスは非常に興奮していて、よく研究されているクエーサーJ1148+5251とは異なる状態にある可能性があるんだ。でも、J2348-3054は検出可能なCO(2-1)の放射を持っていて、冷たい分子ガスが豊富にあることを示しているよ。
分子ガスの質量
J2348-3054でのCO(2-1)の検出は、かなりの分子ガスの質量があることを示唆しているんだ。この質量は、以前の観測から測定された動的質量の下限と一致していることがわかったよ。これは、[CII]放射が強い場所には中性ガスや星がほとんどないことを示唆しているんだ。
他の銀河との比較
活発なブラックホールを持つ地元のガスが豊富な銀河と比較した場合、クエーサーホストはCO(6-5)やCO(7-6)のCO(2-1)に対する放射比が高いことがわかったんだ。これは、彼らの分子ガスの条件に多様性があることを示しているよ。平均して、CO(6-5)対CO(1-0)の線ルミノシティ比はかなり高いことがわかったよ。
星形成とブラックホール成長への影響
新たなCO(2-1)の観測は、ビッグバンの後短い時間でも、クエーサーホスト銀河には相当な分子ガスの質量が含まれている可能性があることを示しているよ。これは、特定のクエーサーが中央のブラックホールが質量を増やしながら同時に起こる大規模な星形成の一部であることを示唆する理論を支持しているんだ。高いガスと動的質量の比は、クエーサーからの強い放射の影響を受けた密で温かい分子ガスの領域の存在を示唆しているよ。
ガス特性に関する発見
発見は、クエーサーが巨大なブラックホールだけでなく、かなりの量の冷たい分子ガスをもホストしていることを示しているよ。異なる波長でのこれらのクエーサーの様々な観測が、多くのホストが遠赤外線スペクトルで明るい放射を示していることを明らかにしていて、これは高い星形成率に関連する強い塵の加熱を示しているんだ。
観測に使用された技術
ラジオ望遠鏡を使って冷たいガスの放射を観測していて、特に非常に大きなアレイ(VLA)などの施設を利用しているんだ。観測データが収集されて分析され、チームが分子ガスの貯蔵庫の特性、質量や励起レベルを測定できるようになったよ。
異なる放射ラインの調査
炭素やさまざまなCO遷移からの異なる放射を分析して、ガスの励起状態をよりよく理解しようとしているんだ。この研究は、いくつかのクエーサーが高いCO放射を示していて、豊かな分子環境を可能にする条件があることを強調しているよ。
最後の考え
発見は、クエーサーホスト銀河が分子ガスで豊富に満たされていて、これは星形成とブラックホール活動に関連していることを再確認しているんだ。研究が進む中で、冷たいガスとその特性について、さまざまなクエーサー銀河にわたってさらに正確なデータを集めて、宇宙の進化についての理解を深めることを目指しているよ。
全体として、これらの観測と分析は、宇宙で知られている最もエネルギーのあるシステムのいくつかにおける星形成とブラックホール成長の関係についての重要な洞察を提供しているんだ。さらなる研究がこれらの動的システムと宇宙の歴史におけるその重要性をより明確にしていくことになるよ。
タイトル: The cold molecular gas in z$\gtrsim$6 quasar host galaxies
概要: Probing the molecular gas reservoirs of z>~6 quasar (QSO) host galaxies is fundamental to understanding the coevolution of star formation and black hole growth in these extreme systems. Yet, there is still an inhomogeneous coverage of molecular gas tracers. To measure the average excitation and mass of the molecular gas reservoirs in the brightest z>6.5 QSO hosts, we combined new observations of CO(2-1) emission with existing observations of CO(6-5), CO(7-6), [C I], [C II], and dust-continuum emission. We reduced and analysed the VLA observations of CO(2-1) in three z=6.5-6.9 QSO hosts -- the highest redshift observations of CO(2-1) to date. By combining these with the nine z=5.7-6.4 QSO hosts for which CO(2-1) has already been observed, we studied the spread in molecular gas masses and CO excitation. Two of our three QSOs, were undetected in CO(2-1), implying more highly excited CO than in the z=6.4 QSO J1148+5251. We detected CO(2-1) at $5.1\sigma$ for our highest-redshift target, J2348-3054, yielding a molecular gas mass of $(1.2\pm0.2)\times 10^{10}\, \mathrm{M}_\odot$. This molecular gas mass is equivalent to the lower limit on the dynamical mass measured from resolved [C II] observations, implying little mass in stars or neutral gas within the [C II]-emitting region. On average, these QSO hosts have far higher CO(6-5)-, CO(7-6)-, and [C II] vs CO(2-1) line ratios than local AGN hosts; with a mean CO(6-5)-to-CO(1-0) line luminosity ratio of $r_{6,1}=0.9\pm0.2$. Our new CO(2-1) observations show that even at 780 Myr after the Big Bang, QSO host galaxies can already have molecular gas masses of $10^{10}$ M$_\odot$, consistent with a picture in which these z>6 QSOs reside in massive starbursts that are coevolving with the supermassive black holes. Our results imply the presence of extremely dense and warm molecular gas reservoirs illuminated by strong interstellar radiation fields.
著者: Melanie Kaasinen, Bram Venemans, Kevin C. Harrington, Leindert A. Boogaard, Romain A. Meyer, Eduardo Bañados, Roberto Decarli, Fabian Walter, Marcel Neeleman, Gabriela Calistro Rivera, Elisabete da Cunha
最終更新: 2024-04-02 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2402.05165
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2402.05165
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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