红移等于7的类星体中[CII]线和尘埃辐射的探测

(今天给大家介绍一篇昨天的文章,这是一个很给力的发现,想来想去还是写了个很冗长的标题,而且基本把文章的内容都说完了。。。不过还是拿来和大家分享一下吧;文章很短,我也尽量写的短一些)

文章:Detection of atomic carbon [CII] 158 micron and dust emission from a z=7.1 quasar host galaxy

  • 作者:B. P. Venemans, R. G. McMahon, F. Walter, R. Decarli, P. Cox, R. Neri, P. Hewett, D. J. Mortlock, C. Simpson, S. J. Warren
  • 论文索引:astro-ph/1203.5844

Take Home Message:

高红移类星体的研究几乎一直是现代天体物理研究的一个热点,这些宇宙早期的怪兽不仅展现了星系早期形成的极端图像,还携带着星系和其中心黑洞之间联系的重要信息,如果红移合适,还能对理解再电离有帮助;随着SDSS,UKIDSS等巡天把一批红移在4,5以上的高红移类星体带给我们,天文学家也不再简单的满足寻找到这些天体,估计其光度函数等工作了,各种多波段观测已经展开,比如前不久那篇很惊人的高红移AGN的累加X-ray探测的Nature文章,虽然后来被很多人指出这样那样的错误,但这样文章的出现也显示了我们已经迫不及待的希望用更具体的观测来揭示高红移类星体中心黑洞活动或者是其宿主星系成长的具体信息了。

和前面不靠谱的X-ray研究不同,高红移类星体宿主星系的分子气体和尘埃探测已经在有条不紊的展开,取得了很好的进展,而且这样的进展,有望随着更好的毫米波,submm观测设备的上马而变得更加乐观;本文就又是一个刷新记录的工作:利用PdBI毫米波干涉阵在235.07GHz频率处的多次观测,成功的在一个红移等于7的类星体中探测到了[CII] 158微米远红外发射线以及来自于星系中尘埃的远红外连续辐射。[CII] 158微米线可能是最出名的一根远红外发射线了,也被认为是星系中的Warm的星际介质的最重要的一根冷却线,其发射线的光度在某些极端情况下就可以占到星系远红外总光度的1%。这样的一个观测有什么样的意义?最直接的说,就是告诉我们在宇宙刚刚诞生了740Myr的时候,宇宙中已经有这样的星系存在,其中心已经有了正在拼命吸积成长的活跃大质量黑洞,而在其宿主星系环境中,也已经有了大量的尘埃和分子气体,并且正在进行着快速的恒星形成活动,使得星系在静止波长下的远红外波段处异常的明亮。感兴趣的同学如果仔细的阅读文章会发现作者用了各种详尽的手段想对上面的这个故事给出定量的测量,比如恒星形成率,尘埃质量等等。可信吗?这就得看你自己的判断了,不过需要记住的是,我们对在这样高的红移处各种临近宇宙中看到的经验关系还是否成立并不是十分的有把握,对于这样天体中尘埃的性质也了解的很少,所以,我觉得不妨暂且停留在讲故事的层面上吧。但是这个故事的确是太诱人了,这样的年轻的星系,其中的黑洞为何能如此快的成长?放在宇宙学模拟给出的图像中,这样的星系是否正在由Cold Flow不断的供给“养料”,使得星系的恒星成分和黑洞都能够快速成长?这样的阶段能持续多久?类星体的活动对于星系早期成长有没有反馈影响?宇宙早期的尘埃产生和金属元素富集过程到底是怎样的?和现在有什么不同?等等等等,不过可以乐观估计的是,随着对这些高红移天体中尘埃辐射,远红外线发射,甚至分子气体辐射的观测越来越漂亮,这些怪物的本来面目一定能被限制的更好!


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图一:红移等于7处的[CII] 158微米线探测


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图二:左右两图分别为[CII] 158微米线辐射和远红外连续辐射的等值线图


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图三:在推导出的远红外光度和[CII]线光度与远红外光度比值关系上,本文观测类星体和其他不同红移类星体的比较;可以发现,其[CII]线光度比例比z~2的类星体要低很多,但比另外一个高红移类星体要高一些。

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5 Replies to “红移等于7的类星体中[CII]线和尘埃辐射的探测”

  1. KevJumba

    Chromium 19.0.1066.0 Linux

    希望中国的学生以后能有机会多搞一些类似这样的观测文章~
    等咱们的有了好设备……

    最近也在处理PdBI的数据。
    唉,按照老板的标准,图一画的实在很粗糙啊。

  2. Zheng Cai

    Firefox 3.6.18 MacIntosh

    崧哥手快,我是越来越懒了,检讨。
    补充一点: 与F. Walter等人以前得到的z~6 QSO CII line 宽度大概~240km/s, 或更高(比如J1148这个亮QSO CII有~350km/s) 这个QSO明显 CII 宽度很小, 只有~100km/s, CII这种低电离线是tracing stellar bulge mass的,CIV高电离线是tracing black hole mass的(当然是model dependent)从以前他们发现这个z>7 QSO的Nature letter的那篇paper已经测量了CIV的宽度,得到的结果与现在新的CII宽度差不多,这就说明Bulge mass与black hole mass差不多(如果相信由这些宽度转换成的相应成分的质量的话)。这个BH/Bulge mass ratio要比近邻的大了一个量级。所以,这也是对高红移M-sigma relation的一个比较有意思的结果,有待更大的sample去证实这一点。

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