[論文レビュー] Host Galaxies of the High-redshift AGNs in the GOODS Fields

Masayuki Akiyama|CERN Bulletin|May 16, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 58被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、HST/ACSの光学画像を用いて、 GOODS領域の31個の高赤方偏移AGN（2 < z < 4）の宿主銀河を調査し、UV光度および星族質量の上限を導出する。結果として、宿主銀河の星形成率は中程度（<40 M☉ yr⁻¹）であり、高赤方偏移AGNが低赤方偏移AGNよりも高いEddington比を持つ場合に限り、局所のMbulge–M•関係と整合的であることが示された。これは、初期の銀河でブラックホールがより速く成長した可能性を示唆している。

ABSTRACT

The star-formation rates and the stellar masses of the host galaxies of AGNs at high-redshifts are keys to understanding the evolution of the relation between the mass of the spheroidal component of a galaxy and the mass of its central black hole. We investigate the host galaxies of 31 AGNs with spectroscopic redshifts between 2 and 4 found in the deep Chandra surveys of the GOODS fields with the ACS images. The sample can be divided into 17 ``extended'' AGNs and 14 ``compact'' AGNs based on the concentration parameter defined as the difference between the aperture magnitudes with 0.07" and 0.25" diameter. We derive upper limits of the UV luminosities of the host galaxies of the ``compact'' AGN sample, and upper and lower limits of the UV luminosities of the host galaxies of the ``extended'' AGN sample.These limits are consistent with the knee of the luminosity function of the Lyman Break Galaxies (LBGs) at z=3, suggesting moderate star-formation rates, less than 40 Msolar/yr, in the host galaxies of the AGNs at 2

研究の動機と目的

• AGNの宿主銀河の性質を測定することで、高赤方偏移におけるブラックホールとその宿主銀河の共進化を理解すること。
• 光度測定の上限を用いて、2 < z < 4のAGN宿主銀河の星形成率と星族質量を特定すること。
• 高赤方偏移におけるMbulge–M•関係が、局所宇宙におけるものと異なるかどうかを検証すること。
• 観測された宿主銀河の性質が、低赤方偏移AGNと比較して高赤方偏移AGNに高いEddington比が存在することを示唆するかどうかを評価すること。

提案手法

• HST/ACSのF606W、F775W、F850LPバンド画像を用いて、宿主銀河の形状を分析する。
• 0.′′07および0.′′25のアパーチャー光度から導かれる集中度パラメータに基づき、AGNを「コンact」および「拡張型」と分類する。
• 光度測定とSEDモデリングを用いて、宿主銀河のUV光度の上限および下限を導出する。
• UV光度の上限と観測されたKバンド光度を組み合わせることで、星族質量の上限および下限を導出する。
• 標準的なバーチャル質量推定式を仮定し、CIV線幅およびUV絶対等級からブラックホール質量を推定する。
• 導出された星族質量の上限を、局所のMbulge–M•関係と比較することで、Eddington比の進化を推論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移AGN（2 < z < 4）の宿主銀河は、UV光度の上限から推定される星形成率が中程度か、それとも活発か？
• RQ2 高赤方偏移AGN宿主銀河の星族質量は、局所のMbulge–M•関係と整合的か、それとも異なるスケーリングを要するか？
• RQ3 高赤方偏移におけるMbulge–M•関係の観測された乖離は、低赤方偏移AGNと比較して高赤方偏移AGNに高いEddington比が存在することを示唆するか？
• RQ4 標準的なブラックホール質量および降着に関する仮定のもとで、観測された宿主銀河の性質は、局所のMbulge–M•関係と整合するか？

主な発見

• 『コンact』AGNのUV光度上限は、星形成率が40 M☉ yr⁻¹未満であることを示し、中程度の星形成と整合的である。
• 『拡張型』AGNのUV光度上限は、z ~ 3におけるLya断片銀河の光度関数の膝部分と整合的である。
• 『拡張型』AGN宿主銀河の星族質量上限は10¹⁰から10¹² M☉の範囲にあり、大きな不確実性を伴う。
• 導出された星族質量が局所のMbulge–M•関係と整合的であるのは、高赤方偏移AGNが低赤方偏移AGNよりも高いEddington比を持つ場合に限る。
• CIV線幅およびUV絶対等級から推定されたブラックホール質量は、Eddington比が0.3～1.3であることを示し、通常の低光度AGNよりも高い。
• 結果から、高赤方偏移AGNのブラックホールは、その宿主の球状構造よりも速く成長した可能性がある、あるいはMbulge–M•関係が宇宙時間とともに進化した可能性が示唆される。