[論文レビュー] Spectral classification of emission-line galaxies from the Sloan Digital Sky Survey. II. A supplementary diagnostic for AGNs using the Dn(4000) index

Julien Marocco, Emeric Hache+1 more|arXiv (Cornell University)|May 3, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 40被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）における発光線銀河の分類を改善する補足診断手法として、Dn(4000)インデックスの使用を提案する。特に、星形成銀河（SFG）とセイフェルト2型AGN（Sy2）の間の曖昧さを解消し、星形成銀河と複合銀河（composite）の混同を低減する。この手法はL10診断法を強化し、従来混合されていた領域でセイフェルト2型と星形成銀河を明確に分離するとともに、中〜高赤方偏移（z ≲ 1.0）においても複合銀河をより明確に分離する。

ABSTRACT

In this paper we present a classification of emission-line galaxies at intermediate and high redshifts (0.52.5 for near-infrared spectra), using the Dn(4000) index as a supplementary diagnostic. Our goal is to complement the diagnostic based only on emission-line ratios from the blue part of the spectra, which suffer from some limitations for the classification of Seyfert 2 and composite galaxies. We used a sample of 89 379 galaxies with a good signal-to-noise ratio from the Sloan Digital Sky Survey (data release 7). Using the classification scheme presented in Paper I, we classified these galaxies with a diagnostic diagram involving the [Oiii]5007 /Hbeta and [Oii]3726+3729 /Hbeta emission-line ratios. Then we derived a supplementary diagnostic involving Dn(4000) to improve this classification, in the regions where objects of different types are mixed. To show the validity of our spectral classification we established success-rate and contamination charts, then we compared our results to those obtained with the reference classification that was scheme obtained also using Halpha, [Nii]6584, and [Sii]6717+6731 emission lines. We show that our supplementary classification based on the Dn(4000) index allows to separate unambiguously star-forming galaxies from Seyfert 2 in the region where they were mixed in Paper I. It also significantly reduces the region where star-forming galaxies are mixed with composites.

研究の動機と目的

• 星形成銀河とセイフェルト2型銀河が混同される既存の発光線診断図の限界を是正すること。
• [O iii]λ5007とHβといった主要な発光線が光学的波長域から赤方偏移によって外れてしまう中〜高赤方偏移（z ≲ 1.0）領域における銀河分類の曖昧さを克服すること。
• Dn(4000)インデックスを用いた補足診断法を開発し、[O iii]/Hβおよび[O ii]/Hβ比に基づくL10診断法を強化すること。
• 光学的および近赤外分光法のみを用いても、高赤方偏移サンプルにおけるAGN（特にセイフェルト2型およびLINER）の分類をより正確に行えるようにすること。
• 大規模銀河サンプルに適用可能な、汚染や誤分類を最小限に抑えた、強固で自動化可能な分類フレームワークを提供すること。

提案手法

• 赤方偏移 0.5 ≲ z ≲ 1.0 および z ≳ 2.5 の領域で、信号対雑音比が高い89,379個の銀河を含むSDSSデータリリース7のサンプルを用いる。
• 論文IのL10診断法を適用し、log([O iii]λ5007/Hβ) 対 log([O ii]λλ3726+3729/Hβ) を用いて銀河を初期カテゴリに分類する。
• 診断図の重複領域において、星形成銀河とセイフェルト2型AGNを区別する補足診断としてDn(4000)インデックスを導入する。
• Dn(4000)と発光線比に基づき、実験的方程式（例：SFG/Sy2用に式10、SFG/複合用に式12および13）を用いて新たな分類境界を導出する。
• 成功率および汚染度チャートを用いて手法を検証し、Kewleyら（2006）の基準分類スキームと結果を比較する。
• 新しい分類フレームワークをJClassifソフトウェアに実装し、新規銀河サンプルへの自動適用を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Dn(4000)インデックスは、発光線比が重複する診断図の領域で、星形成銀河とセイフェルト2型AGNの曖昧さを効果的に解消できるか？
• RQ2 Dn(4000)を組み込むことで、星形成銀河と複合銀河が混合する領域における汚染および誤分類はどの程度低減されるか？
• RQ3 補足診断法は、元のL10診断法と比較して、LINERと複合銀河の分離を改善するか？
• RQ4 Dn(4000)を強化した診断法は、色ベースの診断法（例：DEW法）と比較して、頑健性および赤方偏移適用範囲の面で優れているか？
• RQ5 [O iii]λ5007とHβが光学バンドパスから赤方偏移によって外れる高赤方偏移領域（z ≳ 1.0）において、本手法を拡張可能か？

主な発見

• Dn(4000)インデックスは、星形成銀河とセイフェルト2型AGNの間で従来曖昧だった領域を明確に解消し、この領域に属する対象の明確な分類を可能にした。
• Dn(4000)しきい値を用いることで、特にSFG/複合領域において、星形成銀河への複合銀河の汚染を顕著に低減し、より明確な分離が可能になった。
• 新しい診断法は、LINERと複合銀河の分類においても高い正確性を維持しており、診断法の設計目的に従い、LIN/複合領域に改善は見られない。
• 改訂された診断空間において、星形成銀河とセイフェルト2型AGNの分類成功率は90％以上に達し、汚染度も低く抑えられた。
• 本手法は光学分光法を用いる場合、赤方偏移z ≲ 1.0まで頑健に機能し、適切なライン変換を施した近赤外分光法を用いれば、z ≳ 2.5の領域へも拡張可能である。
• JClassifソフトウェアの実装により、新しい診断フレームワークを用いて、大規模銀河サンプルの自動的・再現可能なかつての分類が可能になった。