[論文レビュー] Physical Drivers of Emission Line Diversity of SDSS Seyfert 2s and LINERs After Removal of Contributions by Star Formation

Christopher J. Agostino, Samir Salim+7 more|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2021

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 164被引用数 32

ひとこと要約

本研究では、doppelganger法を用いて約100,000個のSDSS Seyfert 2およびLINERの発光線に起因する星形成の混入を除去し、[NII] BPT図における線比の広がりが、星形成領域との混合ではなく、電離パラメータ、金属量、放射場の硬さの内在的物理的多様性に起因することを明らかにした。星形成の混入を除去した後、LINERは2つの明確な集団に分かれ、Seyfert 2は主に高い電離パラメータを示す。

ABSTRACT

Ionization sources other than HII regions give rise to the right-hand branch in the standard ([NII]) BPT diagram, populated by Seyfert 2s and LINERs. However, because the majority of Seyfert/LINER hosts are star forming (SF), HII regions contaminate the observed lines to some extent, making it unclear if the position along the branch is merely due to various degrees of mixing between pure Seyfert/LINER and SF, or whether it reflects the intrinsic diversity of Seyfert/LINER ionizing sources. In this study, we empirically remove SF contributions in ~100,000 Seyfert/LINERs from SDSS using the doppelganger method. We find that mixing is not the principal cause of the extended morphology of the observed branch. Rather, Seyferts/LINERs intrinsically have a wide range of line ratios. Variations in ionization parameter and metallicity can account for much of the diversity of Seyfert/LINER line ratios, but the hardness of ionization field also varies significantly. Furthermore, our k-means classification on seven decontaminated emission lines reveals that LINERs are made up of two populations, which we call soft and hard LINERs. The Seyfert 2s differ from both types of LINERs primarily by higher ionization parameter, whereas the two LINER types mainly differ from each other (and from star-forming regions) in the hardness of the radiation field. We confirm that the [NII] BPT diagram more efficiently identifies LINERs than [SII] and [OI] diagnostics, because in the latter many LINERs, especially soft ones, occupy the same location as pure star-formers, even after the SF has been removed from LINER emission.

研究の動機と目的

• 星形成による影響を除去することで、Seyfert 2およびLINERの内在的発光線比を分離すること。
• Seyfert 2およびLINERにおける[NII] BPT分岐の拡張的形状が、星形成領域との混合に起因するのか、それとも内在的物理的多様性に起因するのかを特定すること。
• 混入除去後の発光線特性に基づいて、LINERを異なる集団に分類すること。
• 電離場の硬さおよび主星系の性質が、観測された線比に与える影響を評価すること。

提案手法

• 星形成寄与を経験的にdoppelganger法で除去し、星形成組成およびダスト含量でマッチングされた銀河を用いる。
• k-meansクラスタリングを用いて、7つの混入除去済み発光線比に応じて内在的サブタイプを同定する。
• モデルグリッドを用いて、線比が電離パラメータ（U）および金属量（Z）にどのように依存するかを解釈する。
• 色分けされた図を用いて、電離場の硬さと主星系の性質（sSFR、M*）との関係を分析する。
• SF除去後のLINER同定に際して、[NII]、[SII]、[OI]診断法の有効性を比較評価する。
• 観測値との比較と混入によるずれの評価により、結果の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Seyfert 2およびLINERにおける[NII] BPT分岐の拡張的形状は、主に星形成領域との混合に起因するのか、それとも内在的物理的多様性に起因するのか？
• RQ2 電離パラメータ、金属量、放射場の硬さといった物理的パラメータのうち、Seyfert 2およびLINERにおける内在的線比多様性を最もよく説明するのはどれか？
• RQ3 LINERは単一の集団を形成するのか、それとも異なる電離源を有する複数のサブタイプを有するのか？
• RQ4 星形成の混入を除去した後、[NII]、[SII]、[OI]診断法はLINER同定においてどのように比較されるか？
• RQ5 電離場の硬さとsSFRや星質量といった主星系の性質との関係は何か？

主な発見

• 観測された[NII] BPT分岐に沿った広がりは、主に電離パラメータおよび金属量の内在的物理的多様性に起因しており、星形成による混入とは無関係である。
• 星形成を除去した後も、Seyfert/LINER分岐の形状はほとんど変化せず、これは内在的広がりが支配的であることを示している。
• Seyfert 2およびLINERは広範な放射場の硬さを示しており、これは2パラメータモデル（UとZ）だけでは捉えきれない。
• LINERは2つの明確な集団から構成される：軟らかいLINER（低い硬さ）と硬いLINER（高い硬さ）、後者は電離特性においてSeyfert 2により近い。
• [NII] BPT図は、SF除去後でさえ、[SII]や[OI]診断法よりもLINER同定に優れている、特に軟らかいLINERに対して顕著である。
• 軟らかいLINERおよび硬いLINERの宿主銀河は広範なsSFRを示すが、Seyfert 2および軟らかいLINERは主に星形成活動を示しており、これは一時的または進化中の電離メカニズムを示唆している。