厦门大学方陶陶教授组利用FAST对低功率射电AGN中HI吸收线的观测取得进展

（Morganti & Oosterloo 2018）

        当背景射电源与前景中性氢（HI）气体在视线方向上对齐时，我们可能在射电波段看到HI 21 cm吸收线。HI吸收线对于研究活动星系核（AGN）与周围星际介质（ISM）的相互作用十分重要，其可以示踪星系不同尺度的气体结构，从中心黑洞附近的pc尺度延伸至数十kpc的星系尺度。观测研究表明，射电AGN中探测到的HI吸收线可以追踪旋转气体盘结构、供给超大质量黑洞生长的内流气体、AGN反馈吹出的外流气体，以及揭示jet-ISM相互作用的气体云。

        到目前为止，在红移z<1处已经探测到100多个AGN的HI吸收体，但受限于望远镜灵敏度，以前的探测主要集中于射电明亮的AGN，对于低功率射电暗的AGN鲜有观测，因此尚不清楚HI吸收气体如何参与不同类型AGN的相关演化过程。对于低功率射电暗的AGN进行HI吸收线搜寻，可以帮助我们建立更加完整的吸收线样本，研究吸收气体属性和运动学随着射电功率的演化，进一步探索AGN射电辐射强弱与气体内流/外流之间的关联。这类研究将为AGN活动性与周围ISM的相互影响和共同演化提供重要的信息。

图   1   ：左：FAST观测样本和Maccagni et al. (2017) 研究样本在红移和射电功率空间的对比，可以看出在固定红移处我们探测到的源的连续谱辐射都是最弱的。右：FAST 观测样本与 Maccagni et al. (2017) 的样本的HI吸收线探测率对比。

        厦门大学天文系方陶陶教授团队的博士生余清正，申请获得五百米口径球面射电望远镜 （FAST）的观测时间，对 26个低功率射电暗的AGN进行了HI吸收线的搜寻（图1：左）。对比过去的观测研究，FAST在给定红移处探索了射电功率更低（~0.4 dex）的AGN，并且新探测到了三个最弱的HI吸收体（图1：左，图2）。与相同红移处的射电明亮AGN对比，我们的观测显示低功率射电AGN中HI吸收线的探测率可能更低（图1：右）。由于我们目前观测的样本较小，且存在一定的选择效应，HI吸收线的探测率有较大不确定性，需要进一步用更大的样本系统性地研究。对于新探测到的HI吸收体（图2），我们发现它们的气体运动学和起源可能存在多种可能性，包括旋转气体盘结构、气体内流、气体外流、星系尺度的气体云和jet-ISM相互作用。目前，我们已经进一步申请获得了FAST和美国甚大阵列（VLA）的后续观测，希望借助FAST的高灵敏度，系统性地建立一个大型的低功率射电AGN吸收线样本，并通过VLA的空间分辨观测，进一步研究HI吸收气体的运动学和起源。

图   2   ：三个源的 SDSS 光学图像及其对应的 HI 光谱。每一个光谱图中的红色曲线代表高斯拟合轮廓，虚线标出了源的光学红移。谱线速度相对系统速度有较大红移/蓝移，则可能对应气体内流/外流。

        本研究工作以”HI Absorption in Low-power Radio AGNs Detected by FAST”为题，被The Astrophysical Journal接收发表。论文第一作者为厦门大学天文学系博士研究生余清正，通讯作者为方陶陶教授，其他合作者包括厦门大学天文学系的王俊峰和武剑锋教授。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国空间站项目基金的支持。

论文链接：https://arxiv.org/abs/2306.01050