Jimenez-Andrade, E. F., Magnelli, B., Karim, A., Jones, G. C., Carilli, C. L., Romano-Diaz, E., Gomez-Guijarro, C., Toft, S., Bertoldi, F., Riechers, D. A., Schinnerer, E., Sargent, M., Michalowski, M. J., Fraternali, F., Staguhn, J. G., Smolcic, V, Aravena, M., Harrington, K. C., Sheth, K., Capak, P. L., Koekemoer, A. M., van Kampen, E., Swinbank, M., Zirm, A., Magdis, G. E. and Navarrete, F. (2018). Molecular gas in AzTEC/C159: a star-forming disk galaxy 1.3 Gyr after the Big Bang. Astron. Astrophys., 615. LES ULIS CEDEX A: EDP SCIENCES S A. ISSN 1432-0746
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We studied the molecular gas properties of AzTEC/C159, a star-forming disk galaxy at z = 4 : 567, in order to better constrain the nature of the high-redshift end of the submillimeter-selected galaxy (SMG) population. We secured (CO)-C-12 molecular line detections for the J = 2 -> 1 and J = 5 -> 4 transitions using the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) and the NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) interferometer. The broad (FWHM similar to 750 km s(-1)) and tentative double-peaked profiles of the two (CO)-C-12 lines are consistent with an extended molecular gas reservoir, which is distributed in a rotating disk, as previously revealed from [CII] 158 mu m line observations. Based on the (CO)-C-12(2 -> 1) emission line, we derived L'(CO) = (3.4 +/- 0.6) x 10(10) Kkm s(-1) pc(2), which yields a molecular gas mass of M-H2 (alpha(CO) = 4.3) = (1. 5 +/- 0.3) x 10(11) M-circle dot and unveils a gas-rich system with mu(gas)(alpha(CO) = 4.3) equivalent to M-H2 = M-* = 3.3 +/- 0.7. The extreme star formation efficiency of AzTEC/C159, parametrized by the ratio L-IR = L'(CO) = (216 +/- 80) L-circle dot(K km s(-1) pc(2))(-1), is comparable to merger-driven starbursts such as local ultra-luminous infrared galaxies and SMGs. Likewise, the (CO)-C-12(5 -> 4)/CO(2 -> 1) line brightness temperature ratio of r(52) = 0.55 +/- 0.15 is consistent with high-excitation conditions as observed in SMGs. Based on mass budget considerations, we constrained the value for the L 0 CO -H2 mass conversion factor in AzTEC/C159, that is, alpha(CO) = 3.9(-1.3)(+2.7) M-circle dot K-1 km(-1) s pc(-2), which is consistent with a self-gravitating molecular gas distribution as observed in local star-forming disk galaxies. Cold gas streams from cosmological filaments might be fueling a gravitationally unstable gas-rich disk in AzTEC/C159, which breaks into giant clumps and forms stars as efficiently as in merger-driven systems and generates high gas excitation. These results support the evolutionary connection between AzTEC/C159-like systems and massive quiescent disk galaxies at z similar to 2.
Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Creators: |
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URN: | urn:nbn:de:hbz:38-179938 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1051/0004-6361/201732186 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Astron. Astrophys. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 615 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Date: | 2018 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | EDP SCIENCES S A | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Place of Publication: | LES ULIS CEDEX A | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1432-0746 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Language: | English | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Faculty: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Divisions: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Subjects: | no entry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Uncontrolled Keywords: |
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Refereed: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/17993 |
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