[논문 리뷰] The Spatial Clustering of Low Luminosity AGN

Anca Constantin, Michael S. Vogeley|arXiv (Cornell University)|2006. 01. 31.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 86인용 수 30

한 줄 요약

이 연구는 SDSS DR2 데이터를 사용하여 저광도 AGN의 공간 군집성을 분석하며, 낮은 [O I] 광도와 약한 순환 흡착을 특징으로 하는 LINERs가 더 높은 $s_0$를 보이며 더 강한 군집성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 반면, 더 높은 광도와 강한 군집성을 보이는 세이퍼트스와 비교할 때, LINERs는 연료 공급이 제한된 거대한 블랙홀에서 효율이 떨어지는 순환 흡착으로 인해 더 질량이 큰 다크 물질 홀로 존재하는 것으로 보인다.

ABSTRACT

We present the first multi-parameter analysis of the narrow line AGN clustering properties. Estimates of the two-point correlation function (CF) based on SDSS DR2 data reveal that Seyferts are clearly less clustered than normal galaxies, while the clustering amplitude (r_0) of LINERs is consistent with that of the parent galaxy population. The similarities in the host properties (color and concentration index) of Seyferts and LINERs suggest that the difference in their r_0 is not driven by the morphology-density relation. We find that the luminosity of [O I] emission shows the strongest influence on AGN clustering, with low L([O I]) sources having the highest r_0. This trend is much stronger than the previously detected dependence on L([O III]), which we confirm. There is a strong correspondence between the clustering patterns of objects of given spectral type and their physical properties. LINERs, which exhibit high r_0, show the lowest luminosities and obscuration levels, and relatively low gas densities (n_e), suggesting that these objects harbor black holes that are relatively massive yet weakly active or inefficient in their accretion, probably due to the insufficiency of their fuel supply. Seyferts, which have low r_0, are luminous and show large n_e, suggesting that their black holes are less massive but accrete quickly and efficiently enough to clearly dominate the ionization. The low r_0 of the H II galaxies can be understood as a consequence of both the morphology-density and star formation rate-density relations, however, their spectral properties suggest that their centers hide amidst large amounts of obscuring material black holes of generally low mass whose activity remains relatively feeble. Our own Milky Way may be a typical such case.[abridged]

연구 동기 및 목표

• 다양한 스펙트럼 유형의 저광도 AGN에 대한 공간 군집성 특성에 대해 다중 매개변수 분석을 통해 조사하는 것.
• 세이퍼트스와 LINERs 간의 군집성 차이가 주로 은하의 형상, 밀도, 또는 내재된 AGN 특성에 기인하는지 규명하는 것.
• 특히 $L_{\rm[OI]}$와 $L_{\rm[OIII]}$와 같은 발광선 광도가 군집성 강도에 미치는 영향을 평가하는 것.
• AGN 군집성, 블랙홀 질량, 순환 효율성, 연료 공급 간의 관계를 탐색하는 것.
• 표준 진단 다이어그램으로 정의된 AGN가 진정한 순환 활동을 정확히 반영하는지, 아니면 LINER 유사 시스템에 편향되어 있는지 평가하는 것.

제안 방법

• SDSS DR2 메인 은하 샘플 내 AGN의 스펙트럼 분류를 발광선 진단 다이어그램을 사용하여 수행.
• 적색편이 공간 양자상관함수(CF)를 추정하여 세이퍼트스, LINERs, H ii 은하, 전체 은하 샘플의 군집성 강도($s_0$)를 측정.
• 군집성 강도와 물리적 매개변수 간의 상관관계 분석: $L_{\rm[OI]}$, $L_{\rm[OIII]}$, 전자 밀도($n_e$), 은폐 수준.
• 형상-밀도 관계의 영향을 평가하기 위해 주변 은하 특성(색상, 농도 지수)을 비교.
• 블랙홀 질량과 군집 강도로부터의 다크 물질 홀로 질량 추정치를 활용하여 $M_{\rm BH}-\sigma_*$ 관계를 적용하여 블랙홀 질량과 기간률을 추론.
• 다차원 진단 다이어그램(예: [S II], [O I] 포함)을 적용하여 순환 주도 핵과 항성 형성 주도 핵을 구분.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지역 우주에서 세이퍼트스, LINERs, H ii 은하의 군집성 강도는 어떻게 비교되는가?
• RQ2 색상과 농도 지수 등 주변 은하 특성이 AGN 유형 간의 관측된 군집성 차이에 얼마나 기여하는가?
• RQ3 $L_{\rm[OI]}$와 $L_{\rm[OIII]}$ 중 어느 것이 저광도 AGN의 군집성 강도 결정에 더 중요한가?
• RQ4 표준 AGN 진단 다이어그램(예: [N II]/H α 대비 [O III]/H β)은 LINER 유사 시스템에 편향되어 있는가? 이는 군집성 해석에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 은폐 수준, 전자 밀도, 연료 공급은 군집성 강도와 추정된 블랙홀 질량과 어떻게 관련되는가?

주요 결과

• LINERs는 전체 은하 집단과 일치하는 군집성 강도($s_0$)를 보이며, 반면 세이퍼트스는 유의미하게 덜 군집되어 있다.
• [O I] 선 광도($L_{\rm[OI]}$)는 군집성과 가장 강한 상관관계를 보이며, 낮은 $L_{\rm[OI]}$를 가진 천체일수록 높은 $s_0$를 보여 더 강한 군집성을 나타낸다.
• 세이퍼트스는 [O I]와 [O III] 모두에서 높은 광도를 보이나 낮은 $s_0$를 보이며, 더 낮은 질량의 다크 물질 홀로 존재하는 것으로 나타난다.
• LINERs는 낮은 은폐 수준, 낮은 $n_e$, 낮은 $L_{\rm[OI]}$를 보이며, 연료 공급이 제한된 거대한 블랙홀에서 효율이 떨어지는 순환 흡착을 나타낸다.
• 세이퍼트스는 높은 $n_e$, 높은 $L_{\rm[OI]}$, 높은 $L_{\rm[OIII]}$를 보이며, 덜 질량이 큰 블랙홀에 빠르게 순환 흡착이 일어나는 것으로 나타난다.
• H ii 은하(항성 형성 중인 은하)는 약한 군집성을 보이며, 이는 파란 색상, 늦은 형상, 저밀도 환경과 일치한다. 그러나 낮은 질량의 약한 활동을 보이는 블랙홀을 포함하고 있을 수 있다.