[논문 리뷰] The triggering probability of radio-loud AGN: A comparison of high and low excitation radio galaxies in hosts of different colors

R. M. J. Janssen, H. J. A. Röttgering외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 06. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 29인용 수 43

한 줄 요약

이 연구는 대규모 SDSS 기반 샘플을 사용하여 다양한 색상의 은하에서 고-excited 라디오은하(HERG)와 저-excited 라디오은하(LERG)를 비교함으로써 라디오 루미노스티티 AGN의 촉발 확률을 조사한다. 냉각 기체는 높은 루미노시티 HERG 형성 가능성을 높이며, 피드백은 녹색 은하에서 LERG 활동을 억제할 수 있다. LERG의 경우 호스팅 확률은 f^LE_RL ∝ M*^2.5로 스케일링되고, HERG의 경우 f^HE_RL ∝ M*^1.5로 스케일링된다.

ABSTRACT

Low luminosity radio-loud active galactic nuclei (AGN) are generally found in massive red elliptical galaxies, where they are thought to be powered through gas accretion from their surrounding hot halos in a radiatively inefficient manner. These AGN are often referred to as "low-excitation" radio galaxies (LERGs). When radio-loud AGN are found in galaxies with a young stellar population and active star formation, they are usually high-power radiatively-efficient radio AGN ("high-excitation", HERG). Using a sample of low-redshift radio galaxies identified within the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), we determine the fraction of galaxies that host a radio-loud AGN, $f_{RL}$, as a function of host galaxy stellar mass, $M_*$, star formation rate, color (defined by the 4000 $\angstrom$ break strength), radio luminosity and excitation state (HERG/LERG). We find the following: 1. LERGs are predominantly found in red galaxies. 2. The radio-loud AGN fraction of LERGs hosted by galaxies of any color follows a $f^{LE}_{RL} \propto M^{2.5}_*$ power law. 3. The fraction of red galaxies hosting a LERG decreases strongly for increasing radio luminosity. For massive blue galaxies this is not the case. 4. The fraction of green galaxies hosting a LERG is lower than that of either red or blue galaxies, at all radio luminosities. 5. The radio-loud AGN fraction of HERGs hosted by galaxies of any color follows a $f^{HE}_{RL} \propto M^{1.5}_*$ power law. 6. HERGs have a strong preference to be hosted by green or blue galaxies. 7. The fraction of galaxies hosting a HERG shows only a weak dependence on radio luminosity cut. 8. For both HERGs and LERGs, the hosting probability of blue galaxies shows a strong dependence on star formation rate. This is not observed in galaxies of a different color.[abridged]

연구 동기 및 목표

• 주어진 은하의 별 질량(M*), 항성 형성률(SFR), 색상, 라디오 루미노시티에 따라 라디오 루미노시티 AGN를 보유하는 은하의 비율(fRL)을 결정하는 것.
• 다양한 주 은하 집단에서 저-excited(LERG) 및 고-excited(HERG) 라디오 루미노시티 AGN의 촉발 확률를 비교하는 것.
• 냉각 기체(파란 색상과 높은 SFR로 나타남)의 존재가 대규모 은하에서 AGN 활성화 가능성을 어떻게 영향을 미치는지 조사하는 것.
• AGN 피드백이 색상-절단선 순서 전반에 걸쳐 관측된 AGN 분포를 어떻게 형성하는지 탐구하는 것. 특히 녹색 밸리 은하에서의 역할을 중심으로 한다.

제안 방법

• SDSS DR7의 광학 스펙트럼 은하와 NVSS 및 FIRST 라디오 조사 결과를 교차 매칭하여 저 redshift 라디오 은하 샘플을 구축하였다.
• 4000 Å 밴드 갭과 라디오 루미노시티(L1.4GHz ≥ 10^24.5 W Hz⁻¹)를 기반으로 AGN를 LERG 또는 HERG로 분류하였다.
• 빈(bin) 및 힘의 법칙 피팅을 사용하여, 주어진 질량, 색상, SFR을 가진 은하 중 라디오 루미노시티 AGN를 보유하는 비율인 fRL을 계산하였다.
• fRL이 주 은하의 별 질량(M*), SFR, 색상(D4000를 통한), 라디오 루미노시티 기준값(L1.4GHz,min)에 따라 어떻게 변화하는지 분석하였다.
• 힘의 법칙 피팅을 사용하여 스케일링 관계를 정량화하였으며, LERG의 경우 f^LE_RL ∝ M*^2.5, HERG의 경우 f^HE_RL ∝ M*^1.5로 나타내었다.
• 냉각 기체와 피드백의 역할을 비교하기 위해, 빨간, 녹색, 파란 은하 간의 fRL을 분석하였으며, 라디오 루미노시티 기준값을 다양하게 설정하여 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LERG와 HERG의 경우, 주 은하의 별 질량에 따라 라디오 루미노시티 AGN를 보유할 가능성(fRL)은 어떻게 변화하는가?
• RQ2 fRL은 주 은하의 색상(빨간, 녹색, 파란)과 항성 형성률에 따라 어떻게 달라지며, 특히 LERG와 HERG의 경우 어떻게 달라지는가?
• RQ3 라디오 루미노시티 기준값이 빨간 은하와 파란 은하의 LERG에서 관측된 fRL에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 왜 녹색 은하에서 LERG를 보유하는 비율이 빨간 은하나 파란 은하보다 낮은가? 여기서 AGN 피드백은 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 냉각 기체(파란 색상과 높은 SFR로 나타남)가 HERG 형성 가능성을 LERG보다 얼마나 높이는가?

주요 결과

• LERG는 주로 빨간 은하에서 발견되며, HERG는 중간 질량에서 특히 녹색과 파란 은하를 강하게 선호한다.
• 모든 주 색상에서 LERG 호스팅 확률은 f^LE_RL ∝ M*^2.5로 스케일링되며, 이는 HERG보다 더 강한 질량 의존성을 나타낸다.
• 빨간 은하의 경우, LERG 비율은 라디오 루미노시티가 증가함에 따라 유의미하게 감소하지만, 파란 은하의 경우 이 경향은 약하다.
• L1.4GHz,min ≈ 10^24.5 W Hz⁻¹일 때, 녹색 은하에서 LERG를 보유하는 비율은 빨간 은하나 파란 은하보다 2~3배 낮다. 이는 피드백에 의한 억제를 시사한다.
• HERG 호스팅 확률은 f^HE_RL ∝ M*^1.5로 스케일링되며, 라디오 루미노시티 기준값에 대해 약한 의존성을 보이며, 루미노시티 범주 간에 강건함을 나타낸다.
• 파란 은하 내부에서는 LERG와 HERG 모두 라디오 루미노시티 AGN 호스팅 확률이 SFR과 강하게 상관되며, 이는 빨간 은하와 녹색 은하에서는 관찰되지 않는다.