[논문 리뷰] The host galaxy/AGN connection in nearby early-type galaxies. Is there a miniature radio-galaxy in every "core" galaxy?

B. Balmaverde, A. Capetti|ArXiv.org|2005. 10. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 77인용 수 58

한 줄 요약

이 연구는 허블과 찰리안 데이터를 사용하여 주변 초기형 '코어' 은하의 라디오-소음이 강한 활성은하핵(AGN)과 그 은하간의 관계를 조사한다. 핵부분의 복사원천을 분리한 결과, 이러한 은하는 제트가 지배하는 미니어처 라디오 은하를 지닌 것으로 밝혀졌으며, 이는 라디오 빛의 강도가 10^36 erg s⁻¹까지 연장된다고 보여주며, 비열성 기원이 공통임을 지지하고, 침체 상태의 시스템에서도 상대론적 제트가 존재할 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

This is the second of a series of three papers exploring the connection between the multiwavelength properties of AGN in nearby early-type galaxies and the characteristics of their hosts. In Capetti et al. (2005) we presented a study of the surface brightness profiles for the 65 objects with available archival HST images out of the 116 radio-detected galaxies. We classified early-type galaxies into ``core'' and ``power-law'' galaxies, discriminating on the basis of the slope of their nuclear brightness profiles. Here we focus on the 29 core galaxies (hereafter CoreG). We used HST and Chandra data to isolate their nuclear emission. The CoreG invariably host radio-loud nuclei, with an average radio-loudness parameter of Log R = 3.6. The optical and X-ray nuclear luminosities correlate with the radio-core power, smoothly extending the analogous correlations already found for low luminosity radio-galaxies. This supports the interpretation of a common non-thermal origin of the nuclear emission also for CoreG. The luminosities of the nuclear sources, most likely dominated by jet emission, set firm upper limits, as low as L/L_Edd = 10^{-9} in both the optical and X-ray band, on any emission from the accretion process. The similarity of CoreG and LLRG indicates that they are drawn from the same population of early-type galaxies. LLRG represent only the tip of the iceberg associated with (relatively) high activity levels, with CoreG forming the bulk of the population. A minimum black hole mass of M_{BH} = 10^8 M_sun is apparently associated with the radio-loud nuclei in both CoreG and LLRG, but this effect must be tested on a sample of less luminous galaxies, likely to host smaller black holes. ABRIDGED.

연구 동기 및 목표

• 근접한 초기형 은하, 특히 낮은 핵부분 밝기 기울기를 지닌 '코어' 은하에 초점을 맞춰, AGN와 은하간의 다파장 연결성을 조사한다.
• 코어 은하가 라디오-소음이 강한 핵부분을 지니는지, 그리고 그 핵부분 복사원천이 저광도 라디오 은하(LLRG)와 공통된 기원을 가졌는지 확인한다.
• 코어 은하가 저광도 라디오 은하(LLRG) 인구의 저광도 연장선을 이룬다는 가설을 시험하며, 라디오-소음이 강한 AGN의 대부분을 차지할 수 있음을 시사한다.
• 에딩턴 빛의 강도에 대한 옵티컬 및 X선 핵부분 빛의 강도를 분석하여, 질량 흡착 효율성과 라디오-소음 활동의 블랙홀 질량 임계값을 제약한다.
• 저감도 라디오 유도체와의 비교를 통해 통합 모델의 함의를 탐색한다. 이는 저감도 라디오 유도체와 BL Lac 물체를 비교함으로써 이루어진다.

제안 방법

• 5GHz VLA 감도가 1 mJy까지 내려가는 116개의 초기형 은하 중에서 라디오 감지가 가능한 29개의 코어 은하를 선별하였다.
• Nuker 스킴 표면 밝기 프로파일에 기반해, 핵부분 밝기 기울기가 γ ≤ 0.3인 '코어' 유형과 γ ≥ 0.5인 '파워레인지' 유형으로 은하를 분류하기 위해 허블 우주망원경(HST) 영상 데이터를 사용하였다.
• HST와 천체망원경(Chandra) X선 데이터를 융합하여, 은하의 기여를 보정한 후 핵부분의 옵티컬 및 X선 빛의 강도를 고립하고 측정하였다.
• 라디오-소음도 파라미터 R = L₅GHz / L_B를 계산하고, 옵티컬 및 X선 빛의 강도와 비교하여 복사원천 기원을 평가하였다.
• 에딩턴 비율 L/L_Edd를 옵티컬 및 X선 대역에서 계산하여 질량 흡착 효율성을 추정하고, 질량 흡착 유형 모델을 제약하였다.
• 라디오 강도, 은하의 밝기(M_K), 블랙홀 질량(M_BH), 핵부분 빛의 강도 간의 상관관계를 분석하여 척도 관계의 존재 여부를 시험하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 코어 은하는 라디오-소음이 강한 AGN을 지니며, 핵부분 복사원천이 제트 지배 기원과 일치하는가?
• RQ2 코어 은하에서 라디오, 옵티컬, X선 빛의 강도 사이에 연속적인 상관관계가 존재하는가? 이는 LLRG 상관관계가 더 낮은 빛의 강도까지 연장되는가?
• RQ3 코어 은하에서 질량 흡착 빛의 강도 상한은 무엇이며, 이는 낮은 질량 흡착 효율성을 시사하는가?
• RQ4 코어 은하에서 라디오-소음 활동의 최소 블랙홀 질량 임계값은 무엇인가?
• RQ5 코어 은하는 미니어처 라디오 은하로 간주될 수 있으며, 저광도 BL Lac 물체의 기울어진 대응체인가?

주요 결과

• 코어 은하는 항상 라디오-소음이 강한 핵부분을 지니며, 중앙값 라디오-소음도 log R ≈ 3.6를 보이며 강한 비열성 복사원천을 나타낸다.
• 옵티컬 및 X선 핵부분 빛의 강도는 6개의 세기 범위에 걸쳐서 라디오-핵 강도와 매끄럽게 상관관계를 보이며, 공통된 비열성(제트 지배) 기원을 지지한다.
• 핵부분 빛의 강도는 에딩턴 단위에서 매우 낮으며, 옵티컬 및 X선 대역에서 L/L_Edd ≈ 10⁻⁹로, 질량 흡착 기반 복사원천에 대한 엄격한 상한선을 제시한다.
• 라디오 강도와 블랙홀 질량 간에 유의미한 상관관계는 발견되지 않아, M_BH 이외의 다른 매개변수가 라디오 강도를 지배할 수 있음을 시사한다.
• 라디오-소음 핵부분과 관련된 최소 블랙홀 질량 약 10⁸ M☉가 존재하는 것으로 보이지만, 이는 표본 선별 편향의 영향을 받을 수 있으며 더 낮은 빛의 강도를 지닌 은하에서의 검증이 필요하다.
• 코어 은하는 미니어처 라디오 은하와 유사하며, 저광도 BL Lac 물체의 기울어진 대응체로 간주될 수 있으며, 이는 침체 상태의 시스템에서도 상대론적 제트가 존재할 수 있음을 시사한다.