河外星系分子谱线巡天 – 小综述

  • 文章题目:Extragalactic line surveys
  • 文章作者:Sergio Martín
  • 论文索引:astro-ph/1205.6489
  • 编辑整理:杨辰涛

 

自从诺贝尔奖得主R. Wilson等人在1970第一次观测到了CO (Wilson, Jefferts, & Penzias 1970) 开始,我们对星际分子的研究和认识迅速发展着。就像是光学波段的原子谱线一样,分子谱线给我们提供了关于星际介质 (ISM),特别是分子云的动力学、化学以及所处的电磁辐射场强度等重要的信息。除此之外,这些谱线还可以用来证认天体的红移。在这篇会议文章中,作者强调了这些谱线观测可以用来帮助我们更好地了解星系中心核区 (within ~100pc) 的化学组成。之前我们对于星系核区的化学构成等的了解还不够透彻。到目前为止,受限于望远镜的分辨率 (ALMA will change this sitch!),我们仍然无法像在光学波段那样对河外星系做高分辨率的谱线观测。

Mauersberger & Henkel 1993 综述文章指出,不同的分子云中探测到的分子种类含量等会大不相同,这种差异与分子加热的机制密切相关。从而根据对分子谱线观测的结果分析,我们可以获知光学波段被遮蔽的AGN中的一些物理过程。而在进行这类观测时,一般会选择星暴星系作为候选源,因为这些星系被认为是富含气体的。比如Wang+2004 对NGC 4945第一次做了系统的谱线搜寻工作,分析了星系中心区域的化学组成。他们使用SEST观测了19种分子的80个跃迁谱线,频率覆盖从82到253GHz。像这样选择一个宽的带宽,做选定源的广撒网式的谱线搜寻观测是研究这些源化学构成的绝好工具。而且近期一些人通过这样的无偏差的谱线巡天,分析分子各种跃迁的谱线,发现其化学组成的不同似乎与星系中心星暴的不同阶段有关,代表了不同的ISM冷却机制。

现有类似的巡天项目正在进行中,其使用的设备多是将以前的老接收机升级换代后,大幅度增加带宽后的升级版。表1里显示的是地基工作在毫米波/亚毫米波的单天线和干涉阵的带宽。这些望远镜接收机的升级给我们做这样的谱线巡天提供了很好的机会。

表1 现有的毫米波/亚毫米波设备的带宽

文章里列举了一些正在进行的项目。比如IRAM 30m的3mm谱线巡天,且因为设备的升级,积分时间大大缩短,从以前100小时/源降低到10小时/源。同时还有Nobeyama的3mm谱线巡天,APEX和SMA的巡天计划等等。关于这些计划,下表给出了一个总结,注意,这里的巡天不是指的大的星系样本,而是像前文提到的那样,利用大带宽设备,对选定的源的大量谱线做观测,也就是丰富的分子谱线样本:

表2 现有的一些谱线巡天计划

上面的这些星系大多都是近邻的,当然,随着望远镜的灵敏度提高,更多的高红移星系观测也应当被提到日程上。现有的比如FCRAO的RSR,CSO的Z-spec等等,都在观测高红移的星系中作出了贡献。比如Bradford+2009对红移为2.56的Cloverleaf,一个被引力透镜放大的星系进行了观测,很好的限制了这个星系的一些物理性质 。

目前我们观测到的星际分子有以下这几种。

表3 目前观测到的星际分子
图1 每年观测到的分子个数(红色)以及一些罕见的同位素异构体(绿色)

图1中显示了每年新发现的星际分子的种类个数,每每新的设备出现和老设备升级都的伴随着星际分子探测数量的迅猛增长,在过去1985到1990年之间,因为IRAM 30m的贡献,这条曲线不断增长,相信随着ALMA的观测结果出炉,这条曲线又会得到迅速的增长。同时ALMA又会将灵敏度提高到前所未有的新高度。这将直接帮助这种对星系中心100pc尺度上的观测,分辨出不同结构的细节,了解其中真正在发生的复杂的物理化学过程。

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2 Replies to “河外星系分子谱线巡天 – 小综述”

  1. Xuejian

    Chrome 23.0.1271.101 MacIntosh

    挑个刺,我觉得line survey 换一个翻译更好,比翻译为“巡天”更清楚不容易混淆。不过我也不知道怎么翻译比较好。

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