[論文レビュー] The host galaxy/AGN connection in nearby early-type galaxies. A new view of the origin of the radio-quiet/radio-loud dichotomy?

A. Capetti, B. Balmaverde|ArXiv.org|Mar 14, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 46被引用数 52

ひとこと要約

本研究では、近傍の早期型銀河に存在するAGNの電波強度が、その宿主銀河の核部の明るさプロファイルと関連していることを示している。コア型銀河（浅い中心プロファイル）は電波強度のAGNのみを有し、パワーレンジ型銀河（急勾配の中心プロファイル）は電波弱いAGNのみを有する。結果から、宿主銀河の構造を形作る合体歴（ブラックホールの力学的挙動を介して）がAGNの電波強度を決定しており、電波強度／電波弱さの二分法的性質に統一的な起源が存在する可能性が示唆される。

ABSTRACT

[ABRIDGED] This is the third in a series of three papers exploring the connection between the multiwavelength properties of AGN in nearby early-type galaxies and the characteristics of their hosts. We selected 116 AGN candidates requiring a radio flux of 1 mJy. We classified the objects with HST images into ``core'' and ``power-law'' galaxies, on the basis of the nuclear slope of their brightness profiles. We used HST and Chandra data to isolate their nuclear emission to study the multiwavelength behaviour of their nuclei. The properties of the nuclei hosted by the 29 core galaxies were presented in Paper II. Core galaxies invariably host a radio-loud nucleus, with a median radio-loudness of Log R = 3.6 and an X-ray based radio loudness parameter of Log R,X = -1.3. Here we discuss the properties of the nuclei of the 22 ``power-law'' galaxies. They show a substantial excess of optical and X-ray emission with respect to core galaxies at the same level of radio luminosity. Conversely, their radio-loudness parameters, Log R ~ 1.6 and Log R,X ~ -3.3, are similar to those measured in Seyfert galaxies. Thus the radio-loudness of AGN hosted by early-type galaxies appears to be univocally related to the host's brightness profile: radio-loud AGN are only hosted by core galaxies, while radio-quiet AGN are found only in power-law galaxies. The brightness profile is determined by the galaxy's evolution, through its merger history; our results suggest that the same process sets the AGN flavour.

研究の動機と目的

• 近傍の早期型銀河におけるAGNの性質と宿主銀河構造との関連を調査すること。
• 長年の電波強度／電波弱さのAGN二分法的性質を、宿主銀河の形態と関連づけることで解明すること。
• 核部明るさプロファイル（コア型対パワーレンジ型）がAGNの電波強度を予測できるかどうかを検証すること。
• 銀河の合体歴が、ブラックホールの力学的挙動を通じてAGNの性質を形作る役割を探索すること。
• 超大質量ブラックホールとその宿主銀河の共進化を理解するための統一的枠組みを提供すること。

提案手法

• アーカイブ済みのHST画像を用いて、VLA 5 GHz調査から得られた116個のAGN候補を、『コア型』（γ ≤ 0.3）と『パワーレンジ型』（γ ≥ 0.5）に分類した。
• 光学（HST）およびX線（Chandra）バンドにおける核部発光を分離し、宿主銀河の影響を除いたAGNの固有の明るさを測定した。
• 電波強度パラメータ R = log(L_5GHz / L_B) および R_X = log(L_5GHz / L_X) を計算し、異なる宿主タイプ間でのAGN活動を比較した。
• 電波–光学–X線の多波長診断平面を用いて、コア型宿主とパワーレンジ型宿主におけるAGN挙動を比較した。
• ブラックホール合体の力学的挙動が降着率およびジェット生成に与える影響を分析し、構造的プロファイルとAGNモードを関連づけた。
• 既存データの限界（例：VLAの分解能、Chandraの感度）を評価し、今後の観測（VLBI、より深いX線観測、NIR HST）を提案した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 早期型銀河に存在するAGNの電波強度は、その宿主銀河の核部明るさプロファイルと相関しているか？
• RQ2 浅い中心プロファイルを持つコア型銀河は電波強度のAGNのみを有し、急勾配プロファイルを持つパワーレンジ型銀河は電波弱いAGNのみを有するか？
• RQ3 銀河の合体歴（明るさプロファイルに反映される）が、電波強度／電波弱さの二分法的性質の起源を説明できるか？
• RQ4 ブラックホールのスピン、質量比、または分離距離がAGNの電波強度に与える役割は何か？
• RQ5 降着率およびジェット活動の観測された差異は、宿主銀河の構造に関連する同一の物理的メカニズムで説明できるか？

主な発見

• コア型銀河は電波強度のAGNのみを有し、中央の電波強度の中央値は log R = 3.6 および log R_X = -1.3 であり、同じ電波明るさにおいてX線が著しく欠落していることを示唆している。
• パワーレンジ型銀河は電波弱いAGNのみを有し、log R ≈ 1.6 および log R_X ≈ -3.3 であり、Seyfert型AGNと整合的である。
• 同じ電波明るさにおいて、コア型銀河の核部明るさはパワーレンジ型銀河よりも約2桁明るさが低いことから、降着率が低いことが示唆されている。
• 観測された明るさの差は、ジェットが存在するにもかかわらず降着効率を低下させる共通のメカニズム（おそらく相対論的流れ）に起因する可能性が高く、その説明がなされている。
• 電波強度と宿主プロファイルの関連性は、低明るさのAGNから L_r ~ 10^42 erg s^-1 の電波銀河にまで広範囲にわたり成立している。
• X線データは光学データよりもコア型銀河とパワーレンジ型銀河の分離が明確であり、バイアスの低減と遮へいの少なさによるものである。