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QUICK REVIEW

[논문 리뷰] The Close AGN Reference Survey (CARS). A massive multi-phase outflow impacting the edge-on galaxy HE1353-1917

B. Husemann, J. Scharwächter|Kölner Universitäts PublikationsServer (Universität zu Köln)|2019. 05. 24.
Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 5인용 수 22
한 줄 요약

이 연구는 VLT/MUSE, Gemini-N/NIFS, ALMA 및 VLA의 다중 파장 관측을 통해 경사진 은하 HE1353-1917에서 AGN에 의해 유도되는 유동을 조사한다. 낮은 전력의 라디오 제트에 의해 구동되는 최대 1000 km/s의 빠른 다상태 유동이 드러나며, 중심 kpc 내에서 별 형성의 억제를 보여주는 경미한 국소적 피드백이 존재한다. 이는 라디오 희끄무레한 AGN에서도 라디오 제트가 은하 진화를 형성하는 데 기여할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

[Abridged] We combine extensive spatially-resolved multi-wavelength observations, taken as part of the Close AGN Reference Survey (CARS), for the edge-on disc galaxy HE1353-1917 to characterize the impact of the AGN on its host galaxy via outflows and radiation. Multi-color broad-band photometry is combined with spatially-resolved optical, NIR and sub-mm and radio observations taken with VLT/MUSE, Gemini-N/NIFS, ALMA and the VLA to map the physical properties and kinematics of the multi-phase inter-stellar medium (ISM). We detect a biconical extended narrow-line region (ENLR) ionized by the luminous AGN oriented nearly parallel to the galaxy disc, extending out to at least 25kpc. The extra-planar gas originates from galactic fountains initiated by star formation processes in the disc, rather than an AGN outflow, as shown by the kinematics and the metallicity of the gas. Nevertheless, a fast multi-phase AGN-driven outflow with speeds up to 1000km/s is detected close to the nucleus at 1kpc distance. A radio jet, in connection with the AGN radiation field, is likely responsible for driving the outflow as confirmed by the energetics and the spatial alignment of the jet and multi-phase outflow. Evidence for negative AGN feedback suppressing the star formation rate (SFR) is mild and restricted to the central kpc. But while any SFR suppression must have happened recently, the outflow has the potential to greatly impact the future evolution of the galaxy disc due to its geometrical orientation. Our observations reveal that low-power radio jets can play a major role in driving fast multi-phase galaxy-scale outflows even in radio-quiet AGN. Since the outflow energetics for HE1353-1917 are consistent with literature scaling relations of AGN-driven outflows the contribution of radio jets as the driving mechanisms still needs to be systematically explored.

연구 동기 및 목표

  • 대표적이고 근접한 경사진 시스템에서 다상태 유동을 통해 AGN 피드백이 은하 진화에 미치는 영향을 규명하는 것.
  • HE1353-1917에서 확장된 이온화 가스 유동의 기원과 구동 메커니즘을 규명하여 AGN 유도 및 별 형성 유도 성분을 구분하는 것.
  • 특히 라디오 희끄무레한 AGN에서 낮은 전력의 라디오 제트가 빠르고 은하 스케일의 유동을 어떻게 유도하는지 평가하는 것.
  • AGN 피드백이 주된 은하에서 별 형성 억제에 미치는 영향의 범위와 에너지적 중요성을 평가하는 것.
  • 이 시스템에서 관측된 유동의 에너지가 기존의 AGN 유도 유동에 대한 스케일링 관계와 일치하는지 테스트하는 것.

제안 방법

  • VLT/MUSE, Gemini-N/NIFS, ALMA 및 VLA에서 확보한 공간 해상도가 높은 가시광선, 근적외선, 밀리미터파 및 라디오 데이터를 융합하여 간성 매질의 운동학 및 물리 조건을 맵핑하는 것.
  • 예를 들어 [O III] λ5007의 발광선 프로파일을 분석하여 이ON된 가스의 유동을 나타내는 블루 시프트 성분을 식별하는 것.
  • 금속성 기울기와 운동학적 구조를 분석하여 별 형성에서 유래한 은하 분수 가스와 AGN에 의해 유도된 유동을 구분하는 것.
  • 라디오 제트와 다상태 유동 간의 정렬을 평가하여 인과적 연관성을 추론하는 것.
  • 질량과 속도 측정을 통해 유동 에너지를 추정하고 이론적 스케일링 관계와 비교하는 것.
  • 조합형 광도 측정 및 스펙트럼 에너지 분포 모델링을 적용하여 별 형성률과 AGN 빛의 세기를 유도하는 것.
Figure 1: A multi-wavelength overview of HE 1353 $-$ 1917. Top panels: SOAR optical $BVR$ image composite image, PANIC near-IR $K_{s}$ band image and a VLA $L$ -band (1.4GHz) continuum as contours covering a FoV of $3^{\prime}\times 3^{\prime}$ ( $\sim 130\leavevmode\nobreak\ \mathrm{kpc}\times 130\
Figure 1: A multi-wavelength overview of HE 1353 $-$ 1917. Top panels: SOAR optical $BVR$ image composite image, PANIC near-IR $K_{s}$ band image and a VLA $L$ -band (1.4GHz) continuum as contours covering a FoV of $3^{\prime}\times 3^{\prime}$ ( $\sim 130\leavevmode\nobreak\ \mathrm{kpc}\times 130\

실험 결과

연구 질문

  • RQ1HE1353-1917의 확장된 좁선 영역(ENLR)의 기원은 무엇인가—AGN에 의해 구동되는 유동인지, 아니면 별 형성에서 유래한 은하 분수인가?
  • RQ2핵심에서 1 kpc 거리에서 관측된 빠른 다상태 유동을 구동하는 원인은 무엇인가—라디오 제트, 복사압력, 또는 열적 팽창인가?
  • RQ3AGN 피드백이 주 은하의 별 형성 억제에 얼마나 영향을 미치며, 이 효과는 어떤 공간 스케일에서 관찰되는가?
  • RQ4관측된 유동의 에너지가 기존의 AGN 유도 유동에 대한 스케일링 관계와 어떻게 비교되는가?
  • RQ5라디오 희끄무레한 AGN에서 낮은 전력의 라디오 제트가 은하 스케일의 유동과 피드백 과정에 상당한 영향을 미칠 수 있는가?

주요 결과

  • 빛나는 AGN에 의해 이온화된 이중뿔형 확장된 좁선 영역(ENLR)이 최소 25 kpc까지 연장되어 있으며, 이는 은하 디스크와 거의 평행한 방향을 가진다.
  • 은하 평면 외부의 이온화 가스는 AGN가 아니라 별 형성에 의해 유도된 은하 분수에서 유래하며, 디스크 기원 가스와 일치하는 운동학적 및 금속성 특성으로 확인된다.
  • 핵심에서 1 kpc 이내에서 최대 1000 km/s의 빠른 다상태 유동이 관측되며, 이는 라디오 제트에 의해 구동된다.
  • 라디오 제트가 가장 유력한 유동 구동 요인으로 여겨지며, 공간 정렬과 AGN 피드백 메커니즘과 일치하는 에너지 특성으로 뒷받침된다.
  • AGN 피드백이 별 형성 억제에 영향을 미치는 증거는 경미하며 중심 kpc에 국한되어 있어 최근에 발생한 국소적 억제를 시사한다.
  • 현재 영향은 제한적이지만, 유동의 기하학적 구조와 에너지 특성으로 볼 때 향후 은하 디스크의 진화에 상당한 영향을 미칠 잠재력이 있다.
Figure 2: Broad-band SED of HE 1353 $-$ 1917 and best-fit template models inferred with AGNfitter (Calistro Rivera et al. 2016 ) . The black points represent the observed photometric data with their associated error bars. One hundred representative template SEDs are overplotted from the MCMC samplin
Figure 2: Broad-band SED of HE 1353 $-$ 1917 and best-fit template models inferred with AGNfitter (Calistro Rivera et al. 2016 ) . The black points represent the observed photometric data with their associated error bars. One hundred representative template SEDs are overplotted from the MCMC samplin

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