[論文レビュー] The LoTSS view of radio AGN in the local Universe. The most massive galaxies are always switched on

J. Sabater, P. N. Best+19 more|Open Research Online (The Open University)|Nov 13, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 119被引用数 44

ひとこと要約

本論文は LoTSS DR1 と SDSS DR7 をクロスマッチし、局所的なラジオAGNを同定、局所の150 MHz 光度関数を導出し、質量の最も大きい銀河ほど常にラジオAGN活性をホストしていることを示し、デューティサイクルとフィードバックへの含意を示す。

ABSTRACT

This paper presents a study of the local radio source population, by cross-comparing the data from the first data release (DR1) of the LOFAR Two-Metre Sky Survey (LoTSS) with the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) DR7 main galaxy spectroscopic sample. The LoTSS DR1 provides deep data (median rms noise of 71 $\mathrmμ$Jy at 150 MHz) over 424 square degrees of sky, which is sufficient to detect 10615 (32 per cent) of the SDSS galaxies over this sky area. An improved method to separate active galactic nuclei (AGN) accurately from sources with radio emission powered by star formation (SF) is developed and applied, leading to a sample of 2121 local ($z < 0.3$) radio AGN. The local 150 MHz luminosity function is derived for radio AGN and SF galaxies separately, and the good agreement with previous studies at 1.4 GHz suggests that the separation method presented is robust. The prevalence of radio AGN activity is confirmed to show a strong dependence on both stellar and black hole masses, remarkably reaching a fraction of 100 per cent of the most massive galaxies ($> 10^{11} \mathrm{M_{\odot}}$) displaying radio-AGN activity with $L_{ m 150 MHz} \geq 10^{21}$W Hz$^{-1}$; thus, the most massive galaxies are always switched on at some level. The results allow the full Eddington-scaled accretion rate distribution (a proxy for the duty cycle) to be probed for massive galaxies. More than 50 per cent of the energy is released during the $\le 2$ per cent of the time spent at the highest accretion rates, $L_{\mathrm{mech}}/L_{\mathrm{Edd}} > 10^{-2.5}$. Stellar mass is shown to be a more important driver of radio-AGN activity than black hole mass, suggesting a possible connection between the fuelling gas and the surrounding halo. This result is in line with models in which these radio AGN are essential for maintaining the quenched state of galaxies at the centres of hot gas haloes.

研究の動機と目的

• 星形成量とブラックホール質量の関数として、局所宇宙におけるラジオAGNの蔓延を定量化する。
• 星形成に起因するラジオ放射とラジオAGNを分離するための、頑健で多診断手法を開発・適用する。
• ラジオAGNと星形成銀河の局所150 MHz 光度函数を導出する。
• 質量の大きい銀河に対するエドディントン規模の降着率分布（デューティサイクル）を調査する。
• 星質量と黒洞質量がラジオAGN活性をどのように駆動するかを評価し、熱ハロー内でのフィードバックに対する含意を議論する。

提案手法

• LoTSS DR1 150 MHz ラジオデータを SDSS DR7 の主銀河スペクトroscopicサンプルと、面積424平方度にわたりクロスマッチする。
• 4診断スキーム（D4000対L150/M*、BPT線比、L_Halpha対L150、WISEカラー）を用いてラジオAGNと星形成銀河を分離する。
• 誤分類を最小化するために、H-ATLAS/Gürkan et al. 2018 のサンプルと比較して診断手法の組み合わせを較正する。
• 診断間の整合性のため標準スペクトル指数（α = 0.7）を用いて150 MHz光度へ変換する。
• 分類を最終的なラジオAGN対SFサンプルに集約し、汚染率を≤3%と見積もる。
• AGNとSF銀河の局所150 MHz光度函数を導出し、堅牢性を確認するために1.4 GHzの結果と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所銀河におけるラジオAGNの蔓延は、星形成量とブラックホール質量の関数としてどうなるか？
• RQ2 最も質量の大きい銀河について、エドディントン規模の降着率分布（デューティサイクル）はどうなっているか？
• RQ3 深い LOFAR データに対して、頑健な多診断スキームはラジオAGNと星形成発光を信頼性高く分離できるか？
• RQ4 LoTSS から得られた150 MHz 光度函数は、これまでの1.4 GHz研究とどう比較されるか？
• RQ5 ラジオ-AGN活性とそのデューティサイクルが、巨大銀河のホットガス状ハローのフィードバックにどのような影響を与えるか？

主な発見

• 局所サンプル（z < 0.3）でラジオAGNとして分類された源は2121件、SF支配のラジオ放射源は8494件である。
• ラジオAGN活性の蔓延は星形成量とブラックホール質量に強く依存しており、最も Massive 銀河 (>10^11 M_sun) は L150MHz ≥ 10^21 W Hz^-1 でラジオAGN活性を100%の割合で示す。
• AGN の局所150 MHz 光度関数は1.4 GHzの先行研究と一致し、分離法の頑健性を示している。
• 質量の大きい銀河のエドディントン規模の降着率分布は L_mech/L_Edd ≈ 10^-5 でピークを持ち、L_mech/L_Edd > 10^-2.5 の時間の上位2%でエネルギーの50%以上が放出される。
• 星質量はラジオ-AGN活性の駆動要因として黒 hole 質量よりも重要であることが示され、 fueling gas と周囲のハローとの関連性、そしてホットハローにおける quenched 状態の維持を支持するハロー-キューニングモデルを支持する。