早期星系星际介质中的速度弥散
星系天体物理
2020-10-21 v1
摘要
我们研究了再电离纪元(EoR)中由[CII] 158μm谱线发射示踪的星系的空间分辨视线速度弥散结构。我们的实验室是一个模拟的原型莱曼断裂星系“Freesia”，属于SERRA系列。分析涵盖了红移范围6 < z < 8，此时Freesia处于非常活跃的组装阶段。我们利用[CII]高光谱数据立方体，为三个动力学上不同的演化阶段（z=7.4的旋涡盘、z=8.0的并合、z=6.5的扰动盘）构建了速度弥散图。我们发现，在0.005角秒（约30 pc）的高空间分辨率下，光度加权平均速度弥散σ_CII约为23-38 km/s，其中最高值属于高度结构化的扰动盘阶段。低分辨率观测由于依赖于特定星系结构的波束涂抹效应，往往会高估σ_CII值。对于0.02角秒（0.1角秒）的角分辨率，平均速度弥散比实际值大16-34%（52-115%）。Freesia中发射[CII]的气体具有Toomre参数Q~0.2，旋转-弥散比v_c/σ~7，与z=2-3的星系观测值相似。速度弥散的主要能量来源是引力过程，如并合/吸积事件；恒星反馈的能量输入通常占次要地位（<10%）。最后，我们发现，在0.02<Σ_SFR/(M⊙ yr^{-1} kpc^{-2})<30范围内，空间分辨的σ_CII-Σ_SFR关系相对平坦，大部分数据位于推导出的解析关系σ∝Σ_SFR^{5/7}上。在高恒星形成率下，恒星反馈贡献的增加使该关系变陡，σ_CII略有上升。
引用
@article{arxiv.2009.05049,
title = {Velocity dispersion in the interstellar medium of early galaxies},
author = {M. Kohandel and A. Pallottini and A. Ferrara and S. Carniani and S. Gallerani and L. Vallini and A. Zanella and C. Behrens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.05049},
year = {2020}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS; 16 pages (plus appendix), 8 figures, 3 tables