[論文レビュー] The triggering probability of radio-loud AGN: A comparison of high and low excitation radio galaxies in hosts of different colors

R. M. J. Janssen, H. J. A. Röttgering+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 29被引用数 43

ひとこと要約

本研究は、大規模なSDSSベースのサンプルを用いて、赤、緑、青の色を持つ銀河における高励起状態ラジオ銀河（HERG）と低励起状態ラジオ銀河（LERG）を比較することで、ラジオ発光AGNの発生確率を調査した。冷温ガスは明るいHERGの形成確率を高めるとともに、フィードバックが緑帯銀河におけるLERG活動を抑制する可能性がある。LERGのホスティング確率は f^LE_RL ∝ M*^2.5 に比例し、HERGは f^HE_RL ∝ M*^1.5 に比例する。

ABSTRACT

Low luminosity radio-loud active galactic nuclei (AGN) are generally found in massive red elliptical galaxies, where they are thought to be powered through gas accretion from their surrounding hot halos in a radiatively inefficient manner. These AGN are often referred to as "low-excitation" radio galaxies (LERGs). When radio-loud AGN are found in galaxies with a young stellar population and active star formation, they are usually high-power radiatively-efficient radio AGN ("high-excitation", HERG). Using a sample of low-redshift radio galaxies identified within the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), we determine the fraction of galaxies that host a radio-loud AGN, $f_{RL}$, as a function of host galaxy stellar mass, $M_*$, star formation rate, color (defined by the 4000 $\angstrom$ break strength), radio luminosity and excitation state (HERG/LERG). We find the following: 1. LERGs are predominantly found in red galaxies. 2. The radio-loud AGN fraction of LERGs hosted by galaxies of any color follows a $f^{LE}_{RL} \propto M^{2.5}_*$ power law. 3. The fraction of red galaxies hosting a LERG decreases strongly for increasing radio luminosity. For massive blue galaxies this is not the case. 4. The fraction of green galaxies hosting a LERG is lower than that of either red or blue galaxies, at all radio luminosities. 5. The radio-loud AGN fraction of HERGs hosted by galaxies of any color follows a $f^{HE}_{RL} \propto M^{1.5}_*$ power law. 6. HERGs have a strong preference to be hosted by green or blue galaxies. 7. The fraction of galaxies hosting a HERG shows only a weak dependence on radio luminosity cut. 8. For both HERGs and LERGs, the hosting probability of blue galaxies shows a strong dependence on star formation rate. This is not observed in galaxies of a different color.[abridged]

研究の動機と目的

• ホスト銀河の星形成速度（SFR）、色、およびラジオ周波数の強度を関数として、ラジオ発光AGNを宿す銀河の割合（fRL）を特定すること。
• 異なるホスト銀河集団における低励起（LERG）および高励起（HERG）ラジオ発光AGNのトリガービ率を比較すること。
• 青色の色と高いSFRによって示される冷温ガスの存在が、質量の大きな銀河におけるAGN活性化の確率に与える影響を調査すること。
• AGNフィードバックが、特に緑帯銀河において、AGNの色-絶対等級図上での観測分布をどのように形作っているかを検討すること。

提案手法

• SDSS DR7のスペクトロスコピック銀河とNVSSおよびFIRSTラジオ調査を照合することで、低赤方偏移ラジオ銀河のサンプルを構築した。
• 4000 Åの深さ（D4000）とラジオ周波数の強度（L1.4GHz ≥ 10^24.5 W Hz⁻¹）に基づいて、AGNをLERGまたはHERGに分類した。
• ビニングとべき乗則フィッティングを用いて、特定の質量、色、SFRを持つ銀河のうちラジオ発光AGNを宿す割合（fRL）を計算した。
• fRLがホスト星質量（M*）、SFR、色（D4000を介して）、およびラジオ周波数の強度閾値（L1.4GHz,min）にどのように依存するかを分析した。
• べき乗則フィッティングを用いてスケーリング関係を定量化した：LERGに対して f^LE_RL ∝ M*^2.5、HERGに対して f^HE_RL ∝ M*^1.5。
• 冷温ガスとフィードバックの役割を比較するために、赤、緑、青の銀河間でfRLを比較し、特にラジオ周波数の強度閾値を変化させた状況で分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LERGおよびHERGのラジオ発光AGNをホストする確率（fRL）は、ホスト銀河の星質量にどのように依存するか？
• RQ2 fRLはホスト銀河の色（赤、緑、青）と星形成速度にどのように依存するか。特に、LERGおよびHERGにおいては？
• RQ3 ラジオ周波数の強度閾値が、赤銀河および青銀河におけるLERGの観測fRLにどのように影響するか？
• RQ4 なぜ緑帯銀河がLERGをホストする割合が赤または青銀河よりも低いのか。AGNフィードバックはその要因としてどのような役割を果たすのか？
• RQ5 冷温ガス（青色の色と高いSFRによって示される）が、HERGの形成確率をLORGの形成確率よりもどれほど高めるのか？

主な発見

• LERGは主に赤銀河に宿され、一方HERGは特に中程度の質量帯において、緑銀河および青銀河に強く偏在している。
• LERGホスティング確率は、すべてのホスト色において f^LE_RL ∝ M*^2.5 に従い、これはHERGよりも強い質量依存性を示しており、急激な増加を示す。
• 赤銀河では、ラジオ周波数の強度が高くなるとLERGの割合が著しく低下するが、青銀河およびHERGではこの傾向は弱い。
• L1.4GHz,min ≈ 10^24.5 W Hz⁻¹ の条件下で、緑帯銀河がホストするLERGの割合は、赤または青銀河の2〜3倍低い。これはフィードバックによる抑制を示唆している。
• HERGホスティング確率は f^HE_RL ∝ M*^1.5 に従い、周波数の強度閾値にほとんど依存しない。これは、さまざまなラジオ周波数帯域において安定した性質であることを示している。
• 青銀河内では、LORGおよびHERGの両方のラジオ発光AGNホスティング確率がSFRと強く相関しており、赤銀河および緑銀河ではこの依存性は見られない。