[論文レビュー] Hosts and environments: a (large-scale) radio history of AGN and star-forming galaxies

M. Magliocchetti|arXiv (Cornell University)|Jun 30, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 426被引用数 36

ひとこと要約

この包括的なレビューは、活動銀河核（AGN）と星形成銀河を対象とした銀河外電波源に関する現在の知識を統合し、それらの主星系、大規模環境、および宇宙論的進化に焦点を当てる。複数の波長域のデータとクラスタリング解析を統合することで、宇宙時間にわたる銀河質量、形態、降着モード、環境密度との関連における電波活動の相関を評価し、文献に残る未解決の矛盾を浮き彫りにするとともに、SKAのような今後の調査に向けた主要な未解決問題を特定する。

ABSTRACT

Despite their relative sparseness, during the recent years it has become more and more clear that extragalactic radio sources (both AGN and star-forming galaxies) constitute an extremely interesting mix of populations, not only because of their intrinsic value, but also for their fundamental role in shaping our Universe the way we see it today. Indeed, radio-active AGN are now thought to be the main players involved in the evolution of massive galaxies and clusters. At the same time, thanks to the possibility of being observed up to very high redshifts, radio galaxies can also provide crucial information on both the star-formation history of our Universe and on its Large-Scale Structure properties and their evolution. In the light of present and forthcoming facilities such as LOFAR, MeerKAT and SKA that will probe the radio sky to unprecedented depths and widths, this review aims at providing the current state of the art on our knowledge of extragalactic radio sources in connection with their hosts, large-scale environments and cosmological context.

研究の動機と目的

• 電波放射銀河核（AGN）および星形成銀河の現在の理解を、それらの主星系および大規模環境と関連づけて統合すること。
• 特にFRI/FRIIタイプ、HERG/LERG集団、電波輝度に関して、文献における電波AGNの環境依存性に関する矛盾を解消すること。
• 星形成銀河におけるIR-電波相関の宇宙論的進化とその環境による調節を評価すること。
• 今後の深い電波調査が解決すべき、電波AGN物理学および環境的共進化に関する重要な未解決問題を特定すること。
• LOFAR、MeerKAT、およびSKAなどの今後の施設からのデータ解釈の基盤を提供するため、電波源の主星系および環境的性質を統合すること。

提案手法

• 連続電波調査、光学分光、複数波長データの体系的レビューと統合により、電波源を形態（FRI/FRII）、降着モード（HERG/LERG）、輝度で分類する。
• 赤方偏移までz ~ 1.7にわたる赤方偏移領域において、電波源と銀河および大規模構造との空間的クラスタリングを定量化するため、クラスタリング相互相関関数の応用。
• 光学、X線、赤外線調査からの既知のクラスタ、原始クラスタ、過密領域と電波源の照合による、環境の明確な特定。
• SEDフィッティングと輝度測定を用いて、赤方偏移にわたる星形成銀河におけるIR-電波相関の進化と環境依存性を評価。
• 異なる電波AGN亜型および輝度帯に対して、環境の過密度指標（例：局所銀河密度、クラスタ所属）の統計的比較。
• 赤方偏移・輝度・形態依存の傾向を含む、環境依存性に関する文献における矛盾する結果の厳密な評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波AGNの主星系特性（質量、形態、星形成活動）は、電波輝度、FRI/FRIIタイプ、および降着モード（HERG/LERG）に応じてどのように変化するか？
• RQ2 宇宙時間にわたってFRIとFRII電波AGNは一貫した環境的好み（過密 vs. 低密度）を示すか？ また、これはその降着モードと相関しているか？
• RQ3 星形成銀河におけるIR-電波相関は赤方偏移とともに進化するか？ 特に高赤方偏移の原始クラスタでは環境密度によって調節されるか？
• RQ4 なぜ文献において電波AGNの環境依存性に関する一貫しない結果が繰り返し現れるのか？ これは赤方偏移範囲、輝度帯分け、またはサンプル選択に起因するのか？
• RQ5 電波高輝度クェーサーと電波AGNは大規模構造において異なる方法でクラスタリングするのか？ これにより、それらのエネルギー供給メカニズムと進化に関する何が示唆されるか？

主な発見

• FRII電波銀河は高赤方偏移（例：z = 1.7のFRIIを囲む原始クラスタ）で過密環境に存在することが確認され、FRIIは常に低密度領域にのみ存在するとの仮定に反する。
• 高輝度電波AGNがより過密な環境に存在するかどうかについては、まだ合意が得られていない。一部の研究では正の相関が、他の研究では相関なしの結果が得られており、赤方偏移範囲やサンプル選択の違いが原因である可能性がある。
• 星形成銀河はz ~ 1.5まで、電波が弱い銀河と比べて環境的差異を示さないが、過密環境では電波放射が抑制されていることがあり、これはクラスタ内での星形成の抑制と整合的である。
• 非電波データからの証拠は、z > 1.5で強い星形成が過密／原始クラスタ環境で発生している可能性を示唆しているが、感度の制限により、電波波長域では未確認のままである。
• 電波AGNの環境依存性は、ブラックホール質量に依存する可能性があり、一部の研究では10^9 M⊙付近に閾値があると示唆されているが、未確認のままである。
• 電波と中赤外（MIR）の両方で放射する電波AGNは、低密度領域を好む傾向があることが示唆され、核活動と環境の間に潜在的な関連がある可能性を示唆するが、有意水準は依然として低い。