[論文レビュー] What do the Star Formation Histories of Galaxies tell us about the Starburst-AGN connection?

J. P. Torres-Papaqui, R. Coziol+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 8, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、229,618個の狭線発光銀河の星形成歴（SFHs）を分析し、質量の大きい銀河において星形成率（SFR）がより早くかつより強くピークに達することを発見した。最大SFRは、SDSSの開口部内での準拠質量（VMA）と強く相関しており、これは、超大質量ブラックホール（SMBHs）と銀河のバルジが、合体などの散逸的過程を通じて並行して成長する共進化モデルを支持する。この結果は、M_BH–σ*関係とも整合しており、これらの系においてAGNフィードバックによる星形成の抑制の証拠は見つからなかった。

ABSTRACT

Using a sample of 229618 narrow emission-line galaxies, we have determined the normal star formation histories (SFHs) for galaxies with different activity types: star forming galaxies (SFGs), transition type objects (TOs), Seyfert 2s (Sy2s) and LINERs. We find that the variation of the SFH with the activity type is explained by the mass of the galaxies and the importance of their bulge: the LINERs reside in massive early-type galaxies, the Sy2s and TOs are hosted by intermediate mass galaxies with intermediate morphological types, and the SFGs are found in lower mass late-type spirals. Except for the Sy2s, the more massive galaxies formed the bulk of their stars more rapidly than the less massive ones. The Sy2s formed their stars more slowly and show presently an excess in star formation. We have also found that the maximum in star formation rate in the past increases with the virial mass within the aperture (VMA), the VMA increasing from the SFGs to the TOs, to the Sy2s, culminating in the LINERs. This correlation suggests that the bulges and the supermassive black holes at the center of galaxies grow in parallel, in good agreement with the M(BH)-sigma relation.

研究の動機と目的

• 銀河における星形成歴（SFHs）と核活動タイプの関係を調査すること。
• AGNフィードバックが星形成を抑制するのか、それとも星形成とSMBH成長が共進化するのかを特定すること。
• 銀河質量、形態、バルジ優位性が、さまざまな活動タイプにおけるSFHsとどのように相関するかを検討すること。
• 近傍銀河の通常のSFHsの観点から、M_BH–σ*関係の妥当性を検証すること。
• 観測されたAGN（Sy2s、LINERs）のSFHsが、星burst-AGN共進化モデルと整合するかどうかを評価すること。

提案手法

• SDSS DR7の229,618個の狭線発光銀河を用い、BPT-VO診断図を用いて活動タイプ（SFGs、TOs、Sy2s、LINERs）を分類した。
• 各銀河について、SDSSファイバー開口部内での準拠質量（VMA）を計算し、中心の重力ポテンシャルを推定した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングと発光線診断を用いて、通常の星形成歴（SFHs）を再構築した。
• さまざまな活動タイプにおいて、最大星形成率（SFR）とVMAの相関関係を調べ、SMBHとバルジの共進化を推論した。
• 形態タイプと活動クラスごとのSFHsを比較し、形成 timescale と質量蓄積の違いを評価した。
• M_BH–σ*関係を基準として、観測されたSFHsが共進化を支持するのか、フィードバック駆動の抑制を支持するのかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星形成歴（SFHs）は、さまざまな核活動タイプ（SFGs、TOs、Sy2s、LINERs）でどのように変化するか？
• RQ2 活性核を有する銀河において、AGNフィードバックによる星形成の抑制の証拠はあるか？
• RQ3 最大星形成率は、SDSS開口部内での準拠質量（VMA）と相関するか？ これはSMBHとバルジの共進化に何を示唆するか？
• RQ4 銀河質量とバルジ優位性は、活動タイプごとのSFHの差をどれほど説明できるか？
• RQ5 M_BH–σ*関係は、合体などの散逸的過程を通じてバルジとSMBHが同時に形成されることで説明できるか？

主な発見

• 銀河の過去における最大星形成率（SFR）は、SDSS開口部内での準拠質量（VMA）に応じて増加しており、質量の大きな銀河がより早くかつ急速に星形成を行ったことを示している。
• LINERを宿す銀河は、質量が大きく、明確なバルジを持つ初期型系に位置し、Sy2sやTOsは中程度の質量・中程度の形態のスパイラル銀河に、SFGsは低質量・遅延型スパイラルに位置している。
• AGNフィードバックによる星形成抑制の証拠は見つからなかった。代わりに、あらゆる活動タイプで活発な星形成が見られ、特にSy2sは質量や形態と比較して現在のSFRが過剰に高い。
• 最大SFRとVMAの相関関係は、SMBHとバルジが合体などの散逸的過程を通じて並行して成長する共進化モデルを支持する。
• 結果は、M_BH–σ*関係が、フィードバック駆動の進化ではなく、バルジとSMBHの同時形成によって生じることを示唆している。
• 今日の巨大楕円銀河にAGNが存在しないのは、それらが宇宙の初期に形成されたAGNがすでに静止状態に達しているためであると考えられる。