$z\sim0.2-0.9$ 处 CLASH 最亮团星系中的分子气体

最亮团星系（BCGs）是研究 Mpc 尺度致密环境下星系演化的绝佳实验室。我们利用 IRAM-30m 望远镜对来自 CLASH 巡天的 18 个处于 $z\sim0.2-0.9$ 的 BCGs 进行了 CO(1-0)、CO(2-1)、CO(3-2) 或 CO(4-3) 的观测。我们的样本包含 RX1532，它是我们的主要目标，也是 CLASH 样本中恒星形成率（SFR$\gtrsim100~M_\odot$/yr）最高的 BCGs 之一。我们在 RX1532 中明确探测到了 CO(1-0) 和 CO(3-2)，揭示了巨大的分子气体储库 $M_{H_2}=(8.7\pm1.1)\times10^{10}~M_\odot$ 以及高激发态 $r_{31}=0.75\pm0.12$。对 RX1532 的 HST I 波段图像的形态学分析显示，在半光半径 $r_e=(11.6\pm0.3)$ kpc 内外均存在团块状子结构，这与先前工作中独立发现的紫外和 H$_\alpha$ 子结构类似。我们在另外四个 BCGs 中尝试性探测到了 CO(1-0) 或 CO(2-1)，其分子气体储库在 $M_{H_2}=2\times10^{10-11} M_\odot$ 范围内。对于其余 13 个 BCGs，我们设定了 $M_{H_2}/M_\star\lesssim0.1$ 的稳健上限，这是遥远椭圆星系和 BCGs 中发现的最低的分子气体与恒星质量比之一。通过与 CO 观测中的遥远团星系进行比较，我们的研究表明 RX1532（$M_{H_2}/M_\star = 0.40\pm0.05$）属于遥远宇宙中罕见的恒星形成且富含气体的 BCGs 群体。利用基于 X 射线的中心团内介质熵估计，我们表明在遥远 BCGs 中探测到巨大分子气体储库 $M_{H_2}\gtrsim10^{10}~M_\odot$ 需要满足两个条件：i) 高 SFR 和 ii) 低中心熵，这有利于气体的凝结并流入 BCGs 自身，这与先前对某些本地 BCGs 的发现一致。