银河系中心IRS13E3周围的旋转电离气体环

我们利用ALMA Cy.5观测(2017.1.00503.S, P.I. M.Tsuboi)在232 GHz连续谱发射和H30$\alpha$复合线中探测到一个与银河系中心中等质量黑洞(IMBH)候选体IRS13E3物理相关的致密电离气体。连续谱发射图像显示IRS13E3被一个椭圆状结构包围。角大小为 $0".093\pm0".006\times 0".061\pm0".004$ ( $1.14\times10^{16}$ cm $\times 0.74\times10^{16}$ cm)。该结构在H30$\alpha$复合线中亦被证认。其在位置-速度图中表现为一条倾斜的线性特征,这通常是大质量天体周围旋转气体环的决定性特征。该气体环旋转速度 $V_\mathrm{rot}\simeq230$ km s$^{-1}$,轨道半径 $r\simeq6\times10^{15}$ cm。由这些轨道参数估计包络质量 $M_{\mathrm{IMBH}}\simeq2.4\times10^4$ $M_\odot$。该质量在邻近Sgr A$^{\ast}$天体的天体测量上限质量之内。考虑到IRS13E3具有X射线对应体,这一大包络质量将支持IRS13E3为IMBH的证据。即便致密星团对应于IRS13E3,由于极高质量密度 $\rho \gtrsim8\times10^{11} M_\odot pc^{-3}$,该星团也会在 $\tau<10^7$ 年内坍缩为IMBH。由于轨道周期估计短至 $T=2\pi r/V_\mathrm{rot}\sim 50-100$ 年,观测到的电离气体环形态预计在今后数十年内发生改变。电离气体的平均电子温度与密度分别为 $\bar{T}_{\mathrm e}=6800\pm700$ K 和 $\bar{n}_{\mathrm e}=6\times10^5$ cm$^{-3}$。据此估计电离气体质量 $M_{\mathrm{gas}}=4\times10^{-4} M_\odot$。