[논문 리뷰] Radio galaxies of the local universe: all-sky catalog, luminosity functions, and clustering

Sjoert van Velzen, H. Falcke외 3명|2012. 05. 31.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 72인용 수 39

한 줄 요약

이 논문은 NVSS/SUMSS 전파 조사와 2MRS 은하 목록 간의 영상 수준 일치를 사용하여 국지 우주에서 저출력 전파 은하의 첫 번째 全천구 목록을 제시한다. 575개의 전파 방출 은하를 특정하였으며, 전파 은하 주변의 은하 밀도가 1.7배 높으며 (p > 3σ), 환경이 블랙홀 질량보다 제트 활동을 이끄는 주요 요인임을 입증하였고, 소스 일치에 대해 99%의 효율성과 91%의 정확도를 보였다.

ABSTRACT

To understand the feedback of black holes on their environment or the acceleration of ultra-high energy cosmic rays in the present cosmic epoch, a systematic, all-sky inventory of radio galaxies in the local universe is needed. Here we present the first catalog of radio-emitting galaxies that meets this requirement. Our catalog allows the selection of volume-limited subsamples containing all low-power radio galaxies, similar to the prototypical low-power radio galaxies Cen A or M87, within some hundred Mpc. It is constructed by matching radio emission from the NVSS and SUMSS surveys to galaxies of the 2MASS Redshift Survey (2MRS) using an image-level algorithm that properly treats the extended structure of radio sources. The sample contains 575 radio-emitting galaxies with a flux greater than 213 mJy at 1.4 GHz. Over 30% of the galaxies in our catalog are not contained in existing large-area extra-galactic radio samples. We compute the optical and radio luminosity functions and the fraction of radio galaxies as a function of galaxy luminosity. We find that the galaxy density around radio galaxies is significantly higher than around non-radio galaxies of the same luminosity and morphology. This enhanced clustering suggests a causal relation between external galaxy properties, such as environment or merger history, and the formation of powerful jets in the present universe. Since the enhancement is observed with respect to galaxies of the same luminosity and Hubble type, it is not primarily driven by black hole mass. Our automated matching procedure is found to select radio-emitting galaxies with high efficiency (99%) and purity (91%), which is key for future processing of deeper, larger samples.

연구 동기 및 목표

• 약 300 Mpc 이내의 저출력 전파 은하에 대해 완전하고 부피 제한된 샘플을 구축하기 위해.
• 기존 목록의 한계를 극복하기 위해 천구 전역 커버리지와 최소한의 선택 편향을 확보하기 위해.
• 전파 은하의 환경적 및 형상적 특성과 그들이 보이는 군집 행동을 조사하기 위해.
• 미래의 초고에너지 우주선(UHECR) 원천과 국지 우주 내 제트 피드백 메커니즘 연구를 가능하게 하기 위해.
• 다중 파장 소스 식별을 위한 자동화되고 고정밀도 영상 수준 일치 방법을 개발하고 검증하기 위해.

제안 방법

• 확장된 전파 소스 구조를 다루기 위해 NVSS 및 SUMSS 전파 조사와 2MASS 적색편이 조사(2MRS) 간의 영상 수준 교차 일치를 사용한다.
• 높은 효율성과 정확도를 확보하기 위해 전파 방출을 은하에 일치시키는 체계적이고 자동화된 알고리즘을 적용한다.
• 선택 효과 평가 및 빛의 세기 변화 여부 테스트를 위해 Vmax 및 V/Vmax 통계를 활용한다.
• 적색편이와 밝기 정보를 이용해 부피 제한된 부분 샘플을 구성하여 빛의 세기 함수를 계산한다.
• 은하 밀도를 전파 은하와 동일한 빛의 세기와 허블 유형을 가진 비전파 은하 주변에서 비교함으로써 통계적 군집 분석을 수행한다.
• 기존에 알려진 전파 은하와 기존 목록과의 교차 확인을 통해 방법의 성능을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 국지 우주에서 저출력 전파 은하의 진정한 천구 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 동일한 빛의 세기와 형상 조건을 가진 비전파 은하와 비교할 때 전파 은하의 환경은 어떻게 다른가?
• RQ3 전파 은하 주변에서 관측된 군집 증가 현상의 근본 원인은 환경적 촉진 요인인지, 블랙홀 질량인가?
• RQ4 전파 및 광학 조사 간 자동화된 영상 수준 일치의 효율성과 정확도는 어느 정도인가?
• RQ5 국지 우주에서 저출력 전파 은하의 빛의 세기 함수는 어떻게 되는가?

주요 결과

• 213 mJy 이상의 전파 방출을 보이는 575개의 전파 은하가 포함된 목록이며, 이 중 30%는 기존의 대규모 영역 전파 샘플에 포함되어 있지 않다.
• z = 0.03 이내의 전파 은하의 94%는 허블 유형 E/S0로 나타나 강한 형상 편향이 있음을 시사한다.
• 전파 은하 주변 2 Mpc 내 은하 밀도는 동일한 빛의 세기와 유형을 가진 비전파 은하 주변보다 1.7배 높으며 (p > 3σ).
• 블랙홀 질량이 원인이 아니라, 동일한 빛의 세기와 형상을 가진 은하 간 비교에서 군집 증가 현상이 유지됨으로써, 이는 블랙홀 질량에 의해 유도되지 않음을 시사한다.
• 자동화된 일치 방법은 99%의 효율성과 91%의 정확도를 달성하여 이전의 수동 방법을 크게 능가한다.
• 관측된 전파 은하 밀도는 NVSS-6dFGS 샘플보다 2~3배 높으며, 이는 국지 과밀도 또는 거리에 따른 선택 편향 효과 때문일 가능성이 높다.