[논문 리뷰] ALFALFA HI Data Stacking II. HI content of the host galaxies of AGN

S. Fabello, Guinevere Kauffmann외 5명|arXiv (Cornell University)|2011. 04. 03.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 ALFALFA H i 데이터의 스태킹 분석을 통해 1,871개의 AGN 호스팅 은하의 평균 H i 가스 함량을 일치된 비-AGN 대조군과 비교한다. 결과적으로, 은하핵 질량 증가율의 구간에 따라 유의미한 차이가 없음을 확인하였다. 이 결과는 국소적 대규모 은하에서 AGN 활동이 대규모 기체 성질에 유의미한 영향을 미치지 않는다는 것을 시사한다. 다만, 빨간색 시퀀스 호스팅 은하에서는 가스 함량과 질량 증가율 사이에 약한 상관관계가 관측되어, 항성 질량 손실과 디스크 기체의 혼합 공급원이 존재할 가능성이 제기된다.

ABSTRACT

We use a stacking technique to measure the average HI content of a volume-limited sample of 1871 AGN host galaxies from a parent sample of galaxies selected from the SDSS and GALEX imaging surveys with stellar masses greater than 10^10 M_sun and redshifts in the range 0.025

연구 동기 및 목표

• 1,871개의 AGN 호스팅 은하(항성 질량 >10¹⁰ M☉, 적색이동 0.025 < z < 0.05)의 부피 제한 샘플에서 평균 H i 기체 함량을 측정하기 위해.
• AGN 활동이 별 형성 억제를 위한 에너지 방출에 의해 기인하는 피드백 모델이 예측하는 바와 같이, AGN 활동이 H i 함량 감소와 관련이 있는지 테스트하기 위해.
• 은하 진화 상태에 영향을 주지 않도록 NUV–r 색상과 항성 표면 질량 밀도(μ⋆)로 일치된 비-AGN 대조군을 구성하여 핵 활동의 영향을 분리하기 위해.
• L[O iii]/M_BH로 추적된 블랙홀 질량 증가율에 따라 H i 기체 함량 비율이 어떻게 변하는지 조사하기 위해.
• 파랑 시퀀스와 빨간색 시퀀스 은하 집단 간 기체–질량 증가율 관계의 차이를 탐색하기 위해.

제안 방법

• 적색이동 구간에 따라 ALFALFA 조사에서 1,871개의 AGN 호스팅 은하의 H i 선형 프로파일을 스태킹하여 평균 H i 질량을 측정한다.
• NUV–r 색상과 항성 표면 질량 밀도(μ⋆)로 AGN 호스팅 은하와 일치된 1,871개의 비-AGN 은하로 구성된 대조군을 구축하여 은하 진화 상태에 영향을 주지 않도록 한다.
• 블랙홀 질량 증가율의 지표로 L[O iii]/σ⁴ 지표를 사용하여 은하를 구간으로 나누고, H i 질량 비율(M_HI/M⋆)의 추세를 연구한다.
• 파랑 및 빨간색 시퀀스 집단의 별도 추세를 분석하여 기체–질량 증가율 관계가 은하 색상과 형태에 따라 다를 수 있는지 평가한다.
• 관측된 색상에서 항성 질량 손실률을 추정하기 위해 인구 합성 모델(Bruzual & Charlot, 2003; Maraston, 2005)을 적용하고, 관측된 H i 비율과 비교한다.
• 질량 증가율 구간에 따라 구조적 변화(예: 농도 지수, μ⋆)를 평가하여 호스팅 은하의 구조적 변화가 체계적으로 발생하는지 테스트한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NUV–r 색상과 항성 표면 질량 밀도로 일치된 비-AGN 대조군과 비교했을 때, AGN 호스팅 은하와 비-AGN 대조군 간에 H i 기체 함량에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ2 L[O iii]/σ⁴로 추적된 블랙홀 질량 증가율에 따라 AGN 호스팅 은하의 H i 질량 비율이 변하는가?
• RQ3 파랑 시퀀스와 빨간색 시퀀스 은하 집단 간에 H i 기체 함량과 질량 증가율의 관계는 어떻게 다를까?
• RQ4 빨간색 시퀀스 AGN 호스팅 은하에서 관측된 H i 기체 함량은 항성 질량 손실만으로 얼마나 설명될 수 있는가?
• RQ5 호스팅 은하의 구조적 특성(예: 농도, μ⋆)은 질량 증가율과 상관관계가 있는가? 이는 기체 함량 측정에 편향을 줄 수 있는가?

주요 결과

• 블랙홀 질량 증가율 전 구간에서 AGN 호스팅 은하와 일치된 비-AGN 대조군 간에 H i 질량 비율(M_HI/M⋆)에 유의미한 차이가 없음을 확인하였다.
• 파랑 은하 집단에서는 H i 기체 비율이 질량 증가율과 독립적이며, 이는 질량 증가가 대규모 간성 매질 조건에 의해 조절되지 않음을 시사한다.
• 빨간색 은하 집단에서는 H i 기체 비율과 질량 증가율 사이에 약한 상관관계가 관측되었으며, 질량 증가율 구간 간에 log(M_HI/M⋆)의 변화가 약 0.5 dex 정도 나타났다.
• 빨간색 호스팅 은하에서 관측된 0.5 dex의 H i 비율 변화는 항성 질량 손실 모델만으로 예측되는 0.3 dex를 초과하며, 이는 디스크 기체의 기여가 있음을 시사한다.
• 블랙홀 질량 증가율이 높은 빨간색 AGN 호스팅 은하에서부터 낮은 질량 증가율을 가진 은하로 갈수록 항성 표면 질량 밀도 및 농도 지수는 약 3배 감소함을 확인하여, 호스팅 은하의 형태 변화가 일어나고 있음을 나타낸다.
• AGN 호스팅 은하에서 기체 부족 현상이 관측되지 않음은, AGN가 외부 기체 저축을 고갈시킨다는 전역 피드백 모델과 모순되며, 이는 국소적 대규모 은하에서는 이러한 피드백이 지배적이지 않다는 것을 시사한다.