[논문 리뷰] Low redshift AGN in the Hamburg/ESO Survey: I. The local AGN luminosity function

Andreas Schulze, L. Wisotzki외 1명|arXiv (Cornell University)|2009. 09. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 37인용 수 30

한 줄 요약

이 연구는 헤를린거/에소 설문조사를 이용해 잘 정의된 국소 AGN 휘도 함수(AGNLF)를 제시한다. 브로드밴드 $B_J$ magnitude와 H$\alpha$/H$\beta$ 발광선 휘도를 측정하여 주변 은하의 오염을 최소화한다. HES와 SDSS 데이터의 조합은 휘도 범위가 4개 이상의 주기로 확장된 이중 거듭제곱 법칙 AGNLF를 도출하며, 희미한 끝에서의 기울기 $-2.0$과 밝은 끝에서의 기울기 $-2.8$을 보이며, AGN 다운사이징과 일관된 휘도에 의존하는 진화를 드러낸다.

ABSTRACT

We present a determination of the local (z=0) luminosity function of optically selected type 1 (broad-line) Active Galactic Nuclei. Our primary resource is the Hamburg/ESO Survey (HES), which provides a well-defined sample of more than 300 optically bright AGN with redshifts z<0.3 and blue magnitudes B<17.5. AGN luminosities were estimated in two ways, always taking care to minimise photometric biases due to host galaxy light contamination. Firstly, we measured broad-band B_J (blue) magnitudes of the objects over small apertures of the size of the seeing disk. Secondly, we extracted H alpha and H beta broad emission line luminosities from the spectra which should be entirely free of any starlight contribution. The resulting AGN luminosity function (AGNLF) is consistent with a single power law, also when considering the effects of number density evolution within the narrow redshift range. We compared our AGNLF with the H alpha luminosity function of lower luminosity Seyfert 1 galaxies by Hao et al. (2005) and found a smooth transition between both, with excellent agreement in the overlapping region. From the combination of HES and SDSS samples we constructed a single local AGNLF spanning more than 4 orders of magnitude in luminosity. It shows only mild curvature which can be well described as a double power law with slope indices of -2.0 for the faint end and -2.8 for the bright end. We predicted the local AGNLF in the soft X-ray domain and compared this to recent literature data. We also compared the local AGNLF with results obtained at higher redshifts and find strong evidence for luminosity-dependent evolution, in the sense that AGN with luminosities around M_B~-19 are as common in the local universe as they were at z=1.5, supporting the 'AGN downsizing' picture (abridged).

연구 동기 및 목표

• 헤를린거/에소 설문조사를 이용해 완전하고 편향이 없는 샘플을 확보하여 국소(z ≈ 0) 유형 1 AGN의 휘도 함수를 결정한다.
• 기존의 퀘이사 설문조사가 불완전한 z ≈ 0.3 이하의 국소 AGNLF에 대한 제약이 부족한 문제를 해결한다.
• 작은 개구부 $B_J$ magnitude와 주변 은하 오염이 없는 발광선 휘도를 사용하여 광학적 편향을 최소화한다.
• HES와 SDSS 데이터를 융합하여 넓은 휘도 범위를 커버하는 연속적인 국소 AGNLF를 구축한다.
• 국소 AGNLF를 고적색도 설문조사와 비교하여 휘도에 의존하는 진화를 조사한다.

제안 방법

• 보기 제한된 작은 개구부에서 $B_J$ magnitude를 측정하여 주변 은하 빛 오염을 감소시킨다.
• 스펙트럼에서 넓은 H$\alpha$ 및 H$\beta$ 발광선 휘도를 추출하여 AGN 전용 기여를 보장한다.
• 0 ≤ z < 0.3의 좁은 적색도 범위 내에서 수치 밀도 진화 보정을 적용하여 AGN 휘도 함수의 정확도를 향상시킨다.
• 브로드밴드 및 발광선 휘도를 모두 사용하여 AGNLF를 구축하고, 두 방법 간의 일관성을 확인한다.
• HES와 SDSS 데이터를 융합하여 $M_{B_J} \sim -26$에서 $-19$까지의 범위를 커버하는 단일 연속 국소 AGNLF를 생성한다.
• 국소 AGNLF를 고적색도 설문조사와 비교하여 휘도에 의존하는 진화를 추론하고 AGN 다운사이징 모델을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 완전하고 잘 정의된 샘플을 사용하여 z ≈ 0의 적색도 범위에서 유형 1 AGN의 국소 AGN 휘도 함수의 형태는 어떠한가?
• RQ2 브로드밴드 $B_J$ magnitude와 발광선 휘도는 AGN 휘도 측정에서 어떻게 비교되며, 주변 은하 오염은 어느 정도의 문제로 작용하는가?
• RQ3 HES 샘플을 SDSS 은하 설문조사와 의미 있게 융합하여 휘도 범위가 4개 주기 이상인 연속적인 국소 AGNLF를 만들 수 있는가?
• RQ4 국소 AGNLF는 곡률를 보이며, 만약 그렇다면 이는 이중 거듭제곱 법칙으로 가장 잘 기술되는가?
• RQ5 AGN 수밀도의 휘도에 의존하는 진화에 대한 증거는 무엇이며, 이는 AGN 다운사이징 시나리오를 어떻게 지지하는가?

주요 결과

• HES 데이터만으로 유도된 국소 AGNLF는 수치 밀도 진화 보정 후 기울기가 $\alpha = -2.6$인 단일 거듭제곱 법칙으로 잘 기술된다.
• H$\alpha$ 및 H$\beta$ 발광선 휘도는 $B_J$ magnitude와 밀접한 상관관계를 보이며, $B_J$ 측정에서 주변 은하 오염이 최소임을 확인한다.
• HES와 SDSS 샘플은 겹치는 휘도 범위에서 뛰어난 일치를 보이며, 이는 단일 국소 AGNLF로의 원활한 융합을 가능하게 한다.
• 통합된 HES+SDSS AGNLF는 약간의 곡률를 보이며, 희미한 끝 기울기 $\alpha = -2.0$과 밝은 끝 기울기 $\beta = -2.8$을 가진 이중 거듭제곱 법칙으로 가장 잘 기술된다.
• 국소 AGNLF는 휘도에 의존하는 진화에 강력한 증거를 보이며, 낮은 휘도 AGN($M_{B_J} \sim -19$)은 $z \sim 1.5$ 이후로 수밀도가 감소하지 않았다. 이는 AGN 다운사이징과 일치한다.
• 부드러운 X선 AGNLF 예측값과 문헌 데이터 간의 일치는 일정한 옵티컬-엑스선 휘도 비율을 가정할 때 가장 좋으며, 이는 교차 대역 외삽에서 이 가정의 중요성을 강조한다.