[論文レビュー] Comparison of star formation histories of AGN and non-AGN galaxies

Mountrichas, G., V. Buat+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、0.6 < z < 1.3 の赤方偏移領域において、X線選択 AGN (LX ≈ 10^42.5–44 erg s⁻¹) と非AGN銀河の星形成歴を、LEGAC-調査からのDn4000およびHδスペクトルインデックスを用いて比較した。CIGALEを用いたSEDフィッティングと星族質量の補正を施した結果、低〜中等度のX線放射率を持つAGNは、非AGN銀河と比較して、特にバルジ優勢型およびコンパクトな系において、より古く、星形成バーストが少ない星族に存在していることが分かった。

ABSTRACT

We use AGN with $ m L_{X} \sim 10^{42.5-44}\,erg\,s^{-1}$, from the COSMOS-Legacy survey that lie within the UltraVISTA region and cross match them with the LEGA-C catalogue. The latter provides measurements of the calcium break, D$_n$4000, and H$_\delta$ Balmer line that allow us to study the stellar populations of AGN and compare them with a galaxy reference catalogue. Our samples consist of 69 AGN and 2176 non-AGN systems, within $ m 0.6<z<1.3$, that satisfy the same photometric selection criteria. We construct the SEDs of both population and use the CIGALE code to investigate the effect of the two indices in the SED fitting process. Our analysis shows that the inclusion of D$_n$4000 and H$_\delta$ allows CIGALE to constrain better the ages of the stellar populations. Furthermore, we find an increase of the estimated stellar masses by, on average, $\sim 0.2$ dex, in particular for systems with young stars (D$_n$4000$\,<1.5$), when the two indices are included in the SED fitting. We then compare the D$_n$4000 and H$_\delta$ of AGN with sources in the reference catalogue, accounting for the different stellar mass of the two populations. Low to moderate L$_X$ AGN tend to reside in galaxies with older stellar populations and are less likely to have experienced a recent star formation burst, compared to galaxies in the control sample. We, also, compare the two populations as a function of their morphology (bulge-dominated, BD, vs. non-BD) and compactness. A similar fraction of AGN and non-AGN systems are classified as non-BD ($\sim 70\%$). Our analysis shows that BD AGN tend to have younger stellar populations compared to BD, non-AGN systems. On the other hand, non-BD AGN have, on average, older stellar populations and are less likely to have experienced a burst compared to non-BD sources in the reference sample. Furthermore, AGN tend to prefer more compact systems compared to non-AGN.

研究の動機と目的

• 0.6 < z < 1.3 の赤方偏移領域におけるAGNと非AGN銀河の星形成歴（SFH）の違いを調査すること。
• Dn4000およびHδインデックスの導入がSEDフィッティングの正確性および星族パラメータの制約に与える影響を評価すること。
• 星族質量の差を補正した上で、AGNと非AGN銀河の星族特性（年齢、バーストの可能性）を比較すること。
• 銀河の形態（バルジ優勢型対非バルジ優勢型）およびコンパクトネス（質量-サイズ比）がSFHの違いに与える影響を検討すること。
• AGNが非AGN銀河と比較して、よりコンパクトで古く、星形成が活発でない系に好んで存在するかどうかを特定すること。

提案手法

• COSMOS-Legacy調査から得たX線選択AGNをLEGAC-カタログとクロスマッチさせ、Dn4000およびHδの測定値を取得した。
• 光度測定データを用いて69個のAGNおよび2176個の非AGN銀河のSEDを構築し、CIGALE SEDフィッティングコードを適用した。
• Dn4000およびHδを含む・含まないSEDフィッティングを実施し、星族パラメータ（年齢、質量、SFR）への影響を評価した。
• 統計的比較においてAGNと非AGNサンプル間の質量差を補正するため、星族質量依存の重みを適用した。
• Dn4000およびHδの分布を、形態タイプ（バルジ優勢型対非バルジ優勢型）および質量-サイズ比（Σ1）ごとに分析した。
• Kolmogorov-Smirnov検定を用いて、AGNと非AGN集団間のインデックス分布の差の統計的有意性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 0.6 < z < 1.3 の赤方偏移領域におけるAGNと非AGN銀河は、Dn4000およびHδによって示される星形成歴に差を示すか？
• RQ2 SEDフィッティングにDn4000およびHδを組み込むことで、得られる星族パラメータ（例：年齢、質量、SFR）にどのような影響を与えるか？
• RQ3 AGNは非AGN銀河と比較して、より古く、あるいは最近の星形成バーストが活発な星族に好んで存在するか？
• RQ4 銀河の形態（バルジ優勢型対非バルジ優勢型）は、AGNおよび非AGN系の星族特性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 AGNは非AGN銀河と比較して、よりコンパクト（質量-サイズ比が高い）な系に好んで存在する傾向があるか？

主な発見

• CIGALE SEDフィッティングにDn4000およびHδを組み込むことで、年齢の制約が改善され、平均して星族質量が約0.2 dex高められるようになった。特にDn4000 < 1.5の若い系で顕著であった。
• AGNの宿主銀河の中央値Dn4000は約1.4であり、中年齢星族を示している一方、非AGN銀河はDn4000分布が二峰性を示す。
• AGNは非AGN銀河と比較して顕著に低いHδ等価幅（ピークで約3 Å）を示し、最近の星形成バーストが抑制されている（p = 8.59 × 10⁻⁹）。
• バルジ優勢型系では、AGNは非AGNと比較してより若い星族（Dn4000が低い）を示すが、非バルジ優勢型系ではAGNは非AGNよりも古く、星族が成熟している。
• 非バルジ優勢型AGNは、同形態クラスの非AGNと比較して、より古く、バーストの可能性が低い星族を示し、統計的に有意な差（Dn4000のp = 0.002）を示した。
• AGNはよりコンパクトな系を好む傾向にあり、最小の質量-サイズ比（Σ1）は9.0であった。一方、非AGNはΣ1 = 7.5まで広がっており、コンパクトな宿主への系統的偏りが示された。