星系中弱反馈过程的多相气体研究

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星系作为重子物质的加工厂,不间断地将气体加工成恒星、黑洞及金属。恒星形成和黑洞增长的过程伴随着反馈作用,这些反馈可以将大量的物质排放到星际空间,影响下一代恒星的产生。甚至,剧烈的反馈过程还可以将金属增丰的星际介质带出星系引力势阱以外,改变星系际气体的金属丰度。前人的工作主要关注剧烈的恒星和活动星系核的反馈作用对宿主星系的影响,对于弱反馈作用及弱反馈产生的低速外流还没有得到足够多的讨论。本文中,我们利用空间和速度分解的多相气体数据研究了星系中的弱反馈过程,包括低光度活动星系核的反馈和弱反馈过程形成的低速外流及它们对寄主星系演化的影响。我们首先利用的是SDSS-IV/Ma NGA光学积分视场单元(IFU)的巡天数据,从统计的角度研究了活动星系核在寄主星系中可影响范围的大小。根据电离模型,星系中不同谱线的相对强度依赖于辐射场的性质,由此可以利用空间分解的多条谱线,去分离星系中由不同反馈主导的区域。对于电离气体而言,基于四条谱线比值的BPT图可以用于区分活动星系核与恒星形成活动。在SDSS-IV/Ma NGA大样本积分视场巡天的数据中,我们利用BPT图挑选出了152个由活动星系核反馈所主导的星系。在考虑了星系消光及点扩散函数的影响之后,我们发现活动星系核的[O III]光度与其窄线区的大小在对数空间下存在着斜率为0.42±0.02的线性关系。通过该关系,可以发现即使是近邻的低光度赛弗特星系(Seyfert),在星系中心消光影响比较小的情况下,来自超大质量黑洞的辐射反馈也可以向外影响到几千个秒差距的地方。基于电离模型的分析,我们还发现窄线区中的电离气体更倾向于分布在团块状的结构中,而不是之前认为的均匀分布。同时,本文还尝试利用气体运动学残差的方法去寻找星系中由恒星和黑洞反馈过程产生低速物质外流。其基本思路是首先通过运动学建模,扣除掉星系中做规则运动的气体成分,然后在残差中寻找及证认不同反馈过程产生的低速外流。我们首先在近邻的射电星系Centaurus A和极亮红外星系IRAS18293-3413中尝试了该方法。对于规则旋转气体的建模,我们使用的是气体的倾斜环模型(Tilted Ring Model)。在Centaurus A中,气体运动不完全满足规则的圆周运动,残差中还存在较复杂的结构。而在IRAS 18293-3413中,残差中存在两个非常好的气体外流候选体。它们都具有很高的准直性(准直结构物理尺度超过了两千秒差距)且对应区域也具有相对较高的速度弥散。该初步结果表明,通过动力学残差寻找气体低速外流的方法是可行的。
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