z~6 类星体宿主星系中的分子气体

我们使用 IRAM / 北部扩展毫米波阵列研究 z~6 类星体宿主星系的分子气体含量。我们针对 10 个红外亮类星体观测了 3mm 尘埃连续谱以及 CO(6-5)、CO(7-6)、[CI]2-1 的线发射，这些类星体此前已被研究过其 1mm 尘埃连续谱和 [CII] 线发射。我们在所有目标源中以不同程度的显著性探测到了 CO(7-6)，从而使 z~6 类星体中此类探测的数量翻倍。3mm 至 1mm 的通量密度比与具有尘埃温度 $T_{dust}$~47 K 且在 [CII] 频率处光学深度 $\tau_{\nu}$=0.2 的修正黑体谱一致。我们的研究提供了四种独立的方法来估计目标类星体中的分子气体质量 $M_{H2}$。这使我们能够约束用于推导分子气体质量估计的各种参数，例如单位光度质量比 $\alpha_{CO}$ 和 $\alpha_{[CII]}$、气尘比 $\delta_{g/d}$ 以及碳丰度 [C]/H2。利用尘埃、CO、[CI] 或 [CII] 发射，得出整个样本的质量估计在 $M_{H2}$~$10^{10}$ 至 $10^{11}$ M$_{\odot}$ 范围内。我们将观测到的尘埃、[CII]、[CI] 和 CO(7-6) 光度与光解离区和 X 射线主导区的预测进行了比较。我们发现前者为我们的数据提供了更好的模型拟合，假设大部分发射来自密度为 $n_H>10^4$ cm$^{-3}$、柱密度为 $N_{H}$~$10^{23}$ cm$^{-2}$ 的致密云，且暴露于强度为 $G_0$~$10^3$（以 Habing 单位计）的辐射场中。我们的分析重申了在 $z$~6 类星体宿主星系中存在为恒星形成和核吸积提供燃料的大质量分子气体储库。它还突显了结合 3mm 和 1mm 观测对于定量研究宇宙黎明时大质量星系致密气体含量的能力。