[論文レビュー] The Connection between 3.3 {\mu}m PAH Emission and AGN Activity

Jong-Hak Woo, Ji Hoon Kim+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 6, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 50被引用数 18

ひとこと要約

本研究は、3.3 µmの多環芳香族炭化水素（PAH）放射—星形成の指標として用いられる—とタイプI AGNにおける活動銀河核（AGN）活動との関係を調査する。AKARI宇宙望遠鏡のスリットレス分光法を用いて、全銀河の3.3 µm PAH放射度とAGN放射度の間に強い相関は見られなかったが、核部の3.3 µm PAH放射度とAGN放射度の間に顕著な相関が確認され、これは銀河中心部における核部星形成とAGN活動が直接関連していることを示しており、AGN放射度が高くなると星形成対AGN放射度比が低下する傾向がある。

ABSTRACT

We investigate the connection between starburst and AGN activity by comparing the 3.3 {\mu}m PAH eimission with AGN properties. Utilizing the slit-less spectroscopic capability of the AKARI space telescope, we observe moderate-luminosity Type I AGN at z~0.4 to measure global starburst activity. The 3.3 {\mu}m PAH emissions are detected for 7 out of 26 target galaxies. We find no strong correlation between the 3.3 {\mu}m PAH emission and AGN luminosity in the limted range of the observed AGN luminosity, suggesting that global star formation may not be tightly related with AGN activity. Combining our measurements with the previous 3.3 {\mu}m measurements of the low redshift Type I AGN in the literature, we investigate the connection between nuclear starburst and AGN activity. In contrast to global star formation, the 3.3 {\mu}m PAH luminosity measured from the central part of galaxies correlates with AGN luminosity, implying that starburst and AGN activity are directly connected at the nuclear region.

研究の動機と目的

• 中程度の放射度を持つタイプI AGNにおける、全銀河的および核部の星形成（3.3 µm PAH放射によって示される）とAGN活動との関係を調査すること。
• UVおよび光学バンドでAGN放射が支配的であることを踏まえ、宿主銀河の全星形成がAGN放射度と相関するかどうかを特定すること。
• 中心部の3.3 µm PAH放射（核部星形成活動の指標）が、AGN降着パワーと直接関連しているかどうかを検討すること。
• 既知の核部PAHデータを用いてAKARIの全銀河PAH測定値を補正し、核部と全銀河的星形成の相対的寄与度を評価すること。

提案手法

• 26個のタイプI AGN（赤方偏移z ~ 0.4）の全銀河に対して、AKARI宇宙望遠鏡のスリットレス分光法を用いて3.3 µm PAH放射を測定した。
• AKARI観測から得た全銀河的3.3 µm PAH放射度を、地上望遠鏡の狭帯域スリット分光法による文献データと比較した。
• NGC 7469のPAHフラックス比（核部対全銀河PAHフラックス ~ 0.04）を用いて、AKARIの全銀河PAH測定値を補正し、核部PAH放射度を推定した。
• AKARIデータと、局所のセフェイド1型およびPGクェーサーの3.3 µm PAH放射度およびAGN放射度（L5100）に関する既存の文献データを統合した。
• 核部3.3 µm PAH放射度とAGN放射度の相関関係を、べき乗則関係式：log(LPAH3.3) = 0.06 + 0.77×log(LAGN5100) を用いてフィッティングした。
• 核部PAH放射度がEddington比およびブラックホール質量にどのように依存するかを分析し、降着率および質量効果を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中程度の放射度を持つタイプI AGNにおいて、全銀河的3.3 µm PAH放射（全銀河的星形成の代理指標）とAGN放射度との間に顕著な相関があるか？
• RQ2 核部3.3 µm PAH放射（中心部の星形成活動を示す）が、同じサンプルのAGN放射度と相関するか？
• RQ3 核部対全銀河PAH放射度比はどのように変化するか？ また、この比を用いて全銀河測定値の核部活動寄与度を補正できるか？
• RQ4 星形成対AGN放射度比はAGN放射度が高くなると減少するか？ これは星形成とブラックホール成長の共進化に何を示唆するか？
• RQ5 核部PAH放射度とAGN放射度の相関関係は、ブラックホール質量またはEddington比に影響を受けるか？

主な発見

• 10^44〜10^45 erg s⁻¹の限られた放射度範囲において、全銀河的3.3 µm PAH放射度とAGN放射度（L5100）との間に強い相関は確認されず、全銀河的星形成がAGN活動と密接に結びついていない可能性を示唆している。
• 核部3.3 µm PAH放射度とAGN放射度（L5100）との間に顕著な相関が検出され、最良適合関係式：log(LPAH3.3) = 0.06 + 0.77×log(LAGN5100) が得られた。これは核部星形成とAGN活動との直接的な関連を示している。
• 相関の勾配（0.77）は、AGN放射度が高いほど核部星形成対AGN放射度比が低下することを示しており、高放射度AGNでは核部星形成が相対的に抑制されている可能性を示唆している。
• 高放射度AGNでは、低放射度AGNと比較して星形成対AGN放射度比が低く、高赤方偏移クェーサーで観測される傾向と一致しているが、局所サンプルではその効果はやや弱い。
• Eddington比およびブラックホール質量は核部PAH放射度と一般的なトレンドを示すが、これは主にAGN放射度との背後にある相関によるものであり、独立した物理的関連とは見なせない。
• NGC 7469からの補正係数0.04を用いて、AKARIの全銀河PAH測定値から核部PAH放射度を推定した。補正後のAKARIデータポイントは文献のトレンドと一致し、この補正手法の妥当性が裏付けられた。