[논문 리뷰] The stellar content of low redshift BL Lac host galaxies from multicolour imaging

T. Hyvönen, J. K. Kotilainen외 3명|arXiv (Cornell University)|2007. 09. 18.

Astronomical Observations and Instrumentation인용 수 12

한 줄 요약

이 연구는 적색편이가 낮은 18개의 BL Lac은하계의 다색 광학 영상 분석을 통해, 정상적인 태양계보다 더 파란 B–H 색깔(3.5 ± 0.5)과 휴면 타원은하보다 넓은 색깔 기울기 분포를 규명하였다. 결과적으로 대부분의 은하에서 젊거나 중간 연령의 항성 집단이 존재함을 시사하며, 은하 상호작용, 항성 형성 및 핵 활성화의 연관성을 제기한다. 이는 융합에 의해 유도된 항성 형성과 AGN 활성화 사이에 시간 지연이 존재할 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

We present B-band imaging of 18 low redshift (z<0.3) BL Lac objects for which their host galaxies were previously resolved in the R-band and the near-infrared H-band. For a subset of the objects, also U- and V-band imaging is presented. These data are used to investigate the blue-red-near-infrared colours and the colour gradients of the host galaxies of BL Lacs in comparison with other elliptical galaxies with and without nuclear activity. In all cases galaxies are well represented by an elliptical model, with average absolute magnitude M_B=-21.6+-0.7 and average scale length R_e=7.6+-3.2 kpc. The best-fit B-band Kormendy relation is in reasonable agreement with that obtained for normal ellipticals and radio galaxies. This structural and dynamical similarity indicates that all massive elliptical galaxies can experience nuclear activity without significant perturbation of their global structure. The distributions of the integrated blue/near-infrared colour (with average B-H=3.5+-0.5) and colour gradient (with average Delta(B-R)/Delta(log r)=-0.14+-0.75) of the BL Lac hosts are much wider than those for normal ellipticals, and most BL Lac objects have bluer hosts and/or steeper colour gradients than those in normal ellipticals. The blue colours are likely caused by a young stellar population component, and indicates a link between star formation caused by an interaction/merging event and the onset of the nuclear activity. This result is corroborated by stellar population modelling, indicating a presence of young/intermediate age populations in the majority of the sample, in agreement with low redshift quasar hosts. The lack of strong signs of interaction may require a significant time delay between the event with associated star formation episodes and the start of the nuclear activity.

연구 동기 및 목표

• 다중파장 영상 분석을 통해 저적색편이 BL Lac은하계의 항성 구성과 색깔 특성에 대해 조사한다.
• 정상적인 타원은하 및 라디오 은하와 비교했을 때 BL Lac은하계가 구조적 및 광학적 특성에서 다를 바가 있는지 확인한다.
• 상호작용 또는 융합에 의해 유도된 항성 형성과 BL Lac 물체의 핵 활성화의 시작 사이의 연관성을 탐색한다.
• 먼지와 항성 집단 연령이 관측된 색깔 기울기 및 통합 색깔을 어떻게 형성하는지 평가한다.
• BL Lac은하계에서 상호작용에 의해 유도된 항성 형성과 AGN 활성화 사이의 시간 지연을 평가한다.

제안 방법

• 적색편이 z ≤ 0.3인 18개의 저적색편이 BL Lac 물체에 대해 고해상도 $B$-, $V$-, $U$-, $R$-, $H$-대역 영상 확보 (각각 9개 및 5개의 물체가 $U$- 및 $V$-대역에서 관측됨).
• PSF와 은하 모델 성분을 분리하여, de Vaucouleurs $r^{1/4}$ 모델을 사용해 표면 밝기 프로파일 피팅을 수행하여 은하 구조를 특성화함.
• 통합 $B$–$H$, $B$–$R$, $U$–$B$ 색깔과 반경 방향 색깔 기울기 ($\Delta(B-R)/\Delta(\log r)$)를 측정하여 항성 집단과 먼지 분포를 탐색함.
• 효과 반경 ($R_e$)과 평균 표면 밝기 ($\mu_e$)를 사용해 $B$-대역 Kormendy 관계를 구성하여, 정상적인 타원은하와의 역학적 구조를 비교함.
• 관측된 색깔을 해석하고 젊거나 중간 연령의 항성 집단 존재 여부를 추론하기 위해 항성 집단 합성 모델링을 적용함.
• 관측된 색깔 기울기를 형태적 특성과 동반 성간 통계와 연관지켜 상호작용의 징후를 평가함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저적색편이 BL Lac 물체의 은하계가 정상적인 타원은하보다 더 파란 광학-근적외선 색깔을 보이나?
• RQ2 BL Lac은하계의 색깔 기울기는 휴면 타원은하보다 더 급격하거나 더 변동성이 크며, 이는 항성 집단에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 관측된 색깔 특성과 BL Lac은하계 내 최근 항성 형성 또는 상호작용 사건의 존재 사이의 관계는 무엇인가?
• RQ4 은하 상호작용(항성 형성 유도)과 BL Lac 물체의 핵 활성화 사이에 시간 지연의 증거가 있는가?
• RQ5 BL Lac은하계의 구조적 매개변수(절대 등급, 효과 반경)는 휴면 타원은하 및 라디오 은하와 비교해 어떻게 다를까?

주요 결과

• 저적색편이 BL Lac의 은하계는 평균 $M_B = -21.6 \pm 0.7$ 및 $R_e = 7.6 \pm 3.2$ kpc를 가지며, 라디오 은하와 유사한 질량과 역학적 특성을 지닌 빛나는 타원은하임을 확인함.
• BL Lac은하계의 $B$-대역 Kormendy 관계($\mu_e = 3.3 \log R_e + 18.4$)는 정상적인 타원은하 및 라디오 은하와 일치하며, 핵 활성화로 인한 구조적 교란이 없음을 시사함.
• 통합 $B$–$H$ 색깔은 $3.5 \pm 0.5$로, 일반적인 오래된 항성 집단 타원은하보다 현저히 더 파랗게 나타나 젊거나 중간 연령의 별 기여가 명백함.
• 평균 색깔 기울기 $\Delta(B-R)/\Delta(\log r) = -0.14 \pm 0.75$는 정상적인 타원은하보다 넓고 더 음수이며, 오래된 항성 집단에서의 광범위한 이탈을 시사함.
• 항성 집단 합성 모델링은 대부분의 샘플에서 젊거나 중간 연령의 집단 존재를 확인하며, 저적색편이 Quasar 은하계와 일치함.
• 다수의 시스템에서 뚜렷한 상호작용 징후가 없음을 감안할 때, 융합에 의해 유도된 항성 형성과 AGN 활성화 사이에 최소 수백만 년의 시간 지연이 존재할 가능성이 있음.