[논문 리뷰] Radio observations of the CDF-South: a possible link between radio emission and star formation in X-ray selected AGN

E. Rovilos, A. Georgakakis외 5명|ArXiv.org|2007. 02. 15.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 50인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 확장된 찬드라 심연 남천문대(Extended Chandra Deep Field South, E-CDFS)의 깊은 라디오(1.4 GHz), X선, 다중파장 데이터를 이용해 X선으로 선택된 활성은하핵(AGN)에서 라디오 방출과 항성 형성 간의 연관성을 조사한다. 그 결과, 라디오로 탐지된 X선 AGN의 최대 60%가 중간적외선(24 µm) 특성과 파란 광학 색상에 의해 항성 형성과 일치하는 라디오 방출을 보이며, X선 은폐와 라디오 방출 간의 유의미한 상관관계는 발견되지 않아, 구형 대칭 은폐 토러스를 가정하는 모델을 도전한다.

ABSTRACT

We explore the nature of the radio emission of X-ray selected AGN by combining deep radio (1.4GHz; 60micro-Jy) and X-ray data with multiwavelength (optical, mid-infrared) observations in the Extended Chandra Deep Field South (E-CDFS). The fraction of radio detected X-ray sources increases from 9% in the E-CDFS to 14% in the central region of this field, which has deeper X-ray coverage from the 1Ms CDFS. We find evidence that the radio emission of up to 60% of the hard X-ray/radio matched AGN is likely associated with star-formation in the host galaxy. Firstly, the mid-IR (24micron) properties of these sources are consistent with the infrared/radio correlation of starbursts. Secondly, most of them are found in galaxies with blue rest-frame optical colours (U-V), suggesting a young stellar population. On the contrary, X-ray/radio matched AGN which are not detected in the mid-infrared have red U-V colours suggesting their radio emission is associated with AGN activity. We also find no evidence for a population of heavily obscured radio-selected AGN that are not detected in X-rays. Finally, we do no confirm previous claims for a correlation between radio emission and X-ray obscuration. Assuming that the radio continuum measures star-formation, this finding is against models where the dust and gas clouds associated with circumnuclear starbursts are spherically blocking our view to the central engine.

연구 동기 및 목표

• X선으로 선택된 AGN에서의 라디오 방출이 주로 항성 형성에 의해 주도되는지 여부를 규명하기 위해.
• 라디오 및 중간적외선 특성 분석을 통해 은폐된 AGN에서 항성 형성의 역할을 평가하기 위해.
• 일부 AGN 통합 모델에서 예측한 바와 같이 X선 은폐와 라디오 방출 간 상관관계가 있는지 시험하기 위해.
• X선으로 선택된 AGN의 주인이 항성 형성 지표로 라디오 방출을 신뢰성 있게 사용할 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 찬드라 심연 남천문대의 1 Ms X선 데이터와 60 µJy 감도를 가진 1.4 GHz 라디오 데이터를 융합한다.
• 스피처/아이라크의 중간적외선(24 µm) 광도 측정을 통해 항성 형성과 AGN에 의해 가열된-dust을 추적한다.
• 휴대형 U-V 광학 색상 분석을 통해 주인은하계의 젊은 항성 집단을 식별한다.
• 라디오-적외선(24 µm) 빛의 강도 상관관계를 활용해 AGN 주도 라디오 방출을 식별한다.
• 수소 열량 밀도(N_H) 분포에 대한 통계적 검정을 수행해 X선 은폐와 라디오 탐지 간 상관관계를 평가한다.
• 중간적외선 대응체가 있는지 여부에 따라 라디오 탐지 및 비탐지 AGN의 부분집합을 분석해 방출 기원을 분리한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 X선으로 선택된 AGN에서의 라디오 방출은 주로 항성 형성과 연관되어 있는가, 아니면 AGN 활동과 연관되어 있는가?
• RQ2 높은 N_H를 가진 X선 은폐 AGN는 은폐되지 않은 AGN에 비해 강한 라디오 방출을 보이는가?
• RQ3 중간적외선(24 µm) 및 광학 색상 진단법은 라디오 방출에 대한 항성 형성 기여와 AGN 기여를 신뢰성 있게 구별할 수 있는가?
• RQ4 1 Ms CDFS 노출에서 탐지되지 않은, 강한 라디오 방출을 보이는 X선-침묵형 AGN의 유의미한 집단이 존재하는가?
• RQ5 예측된 바와 같이, 라디오 방출은 X선 은폐와 상관관계가 있는가? 특히, 구형 대칭 은폐 토러스를 가진 모델에서 예측되는 바와 같이.

주요 결과

• 중앙 1 Ms CDFS 영역에서 X선 소스의 라디오 탐지율은 14%이며, 더 넓은 E-CDFS 영역에서는 9%이다.
• 라디오로 탐지된 X선 AGN의 최대 60%가 중간적외선 및 광학 색상 특성에서 항성 형성과 일치하며, 이는 그들의 라디오 방출이 항성 형성에서 기인할 가능성이 있음을 시사한다.
• 중간적외선에서 탐지되지 않은 라디오/X선가 일치하는 AGN는 빨간 U-V 색상을 보이며, 이는 라디오 방출이 AGN 주도일 가능성이 있음을 시사한다.
• X선 은폐(N_H)와 라디오 방출 간에 유의미한 상관관계는 발견되지 않았으며, 라디오 탐지 및 비탐지 소스가 동일한 N_H 분포를 가질 가능성이 79%이다.
• 이 상관관계 부재는 항성 형성 클라우드와 AGN 기여의 비대칭 분포로 설명되며, 이는 구형 대칭 은폐를 가정하는 모델을 반박한다.
• 심각하게 은폐된, 라디오로 선택된 AGN가 X선에서 빠지지 않았다는 강력한 증거는 없으며, 은폐된 AGN에서 라디오 과잉 방출도 발견되지 않았다.