M31 星系核：分子与电离气体含量的上限

我们报告了 NOEMA 和 ALMA 对仙女座（M31）星系核的观测结果，对 Chang 等人提出的以冷或暖相形式存在的气体施加了严格约束。M31 拥有距离我们小于 1 Mpc 的最大超大质量黑洞。其星系核处于沉寂状态，仅有 $4 \times 10^{-9}$ L$_{Edd}$ 级别的微弱活动，并被一个半径为 5 pc 的老年恒星盘所包围。这些恒星的质量损失预计会在 1 pc（0.26 英寸）的潮汐截断范围内填满一个分子气体盘，质量为 $10^4$ Mo，对应于线宽为 1000 km/s 的 2 mJy CO(1-0) 信号。我们使用 NOEMA 在 CO(2-1) 跃迁上、ALMA 在 CO(3-2) 跃迁上观测了该星系核，角分辨率分别为 0.5 英寸（1.9 pc）和 0.12 英寸（0.46 pc）。我们以 195 Mo 的 $3\sigma$ 上限排除了气体的存在。CO(3-2) 的上限也约束了在 CO(1-0) 中未被探测到的暖气体。Chang 等人提出的场景未得到证实，相反，由恒星风排出的热气体可能永远不会冷却或落入星系盘。或者，恒星风的质量损失率可能被高估了 50 倍，和/或电离气体从星系核逃逸了。M31 中的超大质量黑洞显然处于低活动状态，类似于在银河系（MW）中观测到的 Sgr A*。最近，在 Sgr A* 周围通过 ALMA 在 H30$\alpha$ 复合线上探测到了一个冷（$10^4$ K）电离吸积盘。根据 M31 黑洞的质量（比 MW 大 35 倍）和距离重新缩放尺寸、质量和流量，M31 星系核周围类似的盘应该很容易被探测到，其预期信号比 Sgr A* 中探测到的信号弱 8 倍。我们使用 NOEMA 在 M31 星系核周围搜寻了电离气体盘，并在 H30$\alpha$ 复合线上设定了 $3\sigma$ 上限，其水平比简单缩放 Sgr A* 预期的低两倍。