[논문 리뷰] Radio-loud AGN in the first LoTSS data release: The lifetimes and environmental impact of jet-driven sources

M. J. Hardcastle, W. L. Williams외 21명|UvA-DARE (University of Amsterdam)|2018. 11. 19.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 119인용 수 49

한 줄 요약

본 논문은 LoTSS DR1에서 대규모 RLAGN 샘플을 구축하여 RLAGN의 수명, 제트 파워, 그리고 환경에 미치는 영향을 연구하고, 국부 RLAGN이 그룹/클러스터의 X선 냉각을 상쇄할 수 있으며 거대/LERG‑유사 소스가 인구의 오래된 꼬리를 나타낸다는 것을 발견한다.

ABSTRACT

We constructed a sample of 23,344 radio-loud active galactic nuclei (RLAGN) from the catalogue derived from the LOFAR Two-Metre Sky Survey (LoTSS) survey of the HETDEX Spring field. Although separating AGN from star-forming galaxies remains challenging, the combination of spectroscopic and photometric techniques we used gives us one of the largest available samples of candidate RLAGN. We used the sample, combined with recently developed analytical models, to investigate the lifetime distribution of RLAGN. We show that large or giant powerful RLAGN are probably the old tail of the general RLAGN population, but that the low-luminosity RLAGN candidates in our sample, many of which have sizes $<100$ kpc, either require a very different lifetime distribution or have different jet physics from the more powerful objects. We then used analytical models to develop a method of estimating jet kinetic powers for our candidate objects and constructed a jet kinetic luminosity function based on these estimates. These values can be compared to observational quantities, such as the integrated radiative luminosity of groups and clusters, and to the predictions from models of RLAGN feedback in galaxy formation and evolution. In particular, we show that RLAGN in the local Universe are able to supply all the energy required per comoving unit volume to counterbalance X-ray radiative losses from groups and clusters and thus prevent the hot gas from cooling. Our computation of the kinetic luminosity density of local RLAGN is in good agreement with other recent observational estimates and with models of galaxy formation.

연구 동기 및 목표

• 그룹과 클러스터의 뜨거운 가스를 조절하는 역할로서의 RLAGN 연구를 촉진한다.
• LoTSS DR1에서 광학/적외 식별 및 적색편이 정보를 포함한 대규모 RLAGN 샘플을 구축한다.
• 관측된 크기 분포를 해석하기 위해 RLAGN의 수명을 모델링한다.
• RLAGN의 제트 운동 에너지를 추정하고 국부 제트 운동 광도 함수를 구축한다.
• 국부 우주에서 RLAGN 피드백의 역할을 평가한다.

제안 방법

• LoTSS DR1 HETDEX 필드에서 23,344개의 RLAGN 샘플을 구성하고, WISE/PanSTARRS 광학 ID를 사용하여 분광적 및 광색적 적색편이를 활용한다.
• PyBDSF 적합치에 기반한 크기와 합성 소스의 볼록 껍질(extents)을 사용해 단순/복합 무선 소스를 정의한다.
• 광학/IR 교차일치를 적용하고 적색편이 필터링을 통해 FCOZG 및 관련 샘플을 얻는다.
• 관측된 무선 특성으로부터 제트 동력을 추정하기 위해 무선 소스 진화의 분석적 운동 모델을 사용한다.
• 국부 우주에서 제트 운동 광도 함수를 구성하고 그룹/클러스터의 복사출력 및 은하 형성 모델과 비교한다.
• Sabater 등의 진단 체계를 사용하여 AGN과 항성생성 은하를 구분하는 등 RLAGN 선택의 문제점을 논의한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RLAGN의 수명 분포는 어떠하며, 이것이 소스의 크기와 광도와 어떻게 관련되는가?
• RQ2 LOFAR 관측으로부터 제트 운동 동력을 회복하기 위해 동역학 모델이 작동하는가?
• RQ3 국부 제트 운동 광도 함수가 무엇이며, 이것이 그룹과 클러스터의 방사 에너지 출력과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 대규모 또는 거대 강력 RLAGN가 낮은 광도의 RLAGN과 비교해 다른 수명이나 제트 물리학을 가진 별개의 집단을 대표하는가?
• RQ5 국부 우주의 RLAGN이 그룹과 클러스터의 X선 방사 손실을 상쇄하기에 충분한 에너지를 제공하는가?

주요 결과

• 대규모 LoTSS DR1 RLAGN 샘플은 광범위한 인구에 대한 수명 및 제트 파워 추정을 가능하게 한다.
• 대형/거대 강력 RLAGN은 RLAGN 인구의 오래된 꼬리에 속할 가능성이 높고, 많은 저광도 RLAGN은 다른 수명 또는 제트 물리학이 필요할 수 있다.
• 동역학 모델은 라디오 데이터로부터 제트 운동 동력을 추정할 수 있어 국부 제트 운동 광도 함수를 가능하게 한다.
• 국부 우주에서 RLAGN은 그룹/클러스터의 X선 냉각을 상쇄하는 데 필요한 공동체 부피당 에너지를 공급할 수 있다.
• 계산된 국부 제트 운동 광도 밀도는 다른 관측 추정치 및 은하 형성 모델과 일치한다.