COALAS: I. z=2.16 蜘蛛网原星系团处的 ATCA CO(1-0) 巡天与光度函数

我们报道了基于澳大利亚望远镜致密阵列 475 小时观测、针对红移 $z=2.16$ 星系原星系团场的一次细致 CO(1-0) 巡天。我们构建了由 13 个独立指向组成的大 mosaic，覆盖 21 arcmin$^2$ 面积与 $\pm6500$ km/s 速度范围。我们获得了一个包含 46 个 CO(1-0) 探测的稳健样本，红移跨度为 $z=2.09-2.22$，构成迄今原星系团中最大的分子气体测量样本。CO 发射体在 $z=2.12-2.21$ 呈现过密度，暗示一个星系超原星系团或连接于约 120 cMpc 尺度大尺度纤维的原星系团。我们发现 90% 的 CO 发射体距中心星系 $>0'.5-4'$，表明小面积巡天会遗漏类似结构中绝大部分气体储库。半数 CO 发射体速度大于逃逸速度，看似在引力上未束缚于团核心。这些未束缚源在中心周围 $R_{200}$ 半径内几乎不可见，与团核心已坍缩而外部仍在形成中的图景一致。相较于其他原星系团，该结构含有相对更多具有较窄线宽与高光度的 CO 发射体，表明星系并合。我们利用这些 CO 发射体首次约束了过密环境中的 CO 光度函数与分子气体密度。CO 光度函数的幅度比 $z\sim2$ 场星系样本观测值高 1.6$\pm$0.5 个数量级，比半解析 SHARK 模型对星系原星系团的预测高一个数量级。我们推导出该结构 $0.6-1.3\times10^{9}$ $M_\odot$ cMpc$^{-3}$ 的高分子气体密度，与流体力学 DIANOGA 模拟对大质量结构冷气体密度的预测一致。