[논문 리뷰] What do the Star Formation Histories of Galaxies tell us about the Starburst-AGN connection?

J. P. Torres-Papaqui, R. Coziol외 3명|arXiv (Cornell University)|2013. 08. 08.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 229,618개의 좁은 선선방출은하의 성형역사(SFHs)를 분석하여, 더 질량이 큰 은하에서 별 형성이 더 이르고 더 강하게 일어나며, 최대 별 형성률(SFR)이 SDSS 광학조합 내의 비틀림 질량(VMA)과 강하게 상관됨을 발견하였다. 결과는 융합 과정과 같은 소산 과정에서 초거대 블랙홀(SMBH)과 은하 부두가 동시에 성장하는 공진화 모델을 지지하며, M_BH–σ* 관계와도 일치하며, 이러한 시스템에서 AGN 피드백이 별 형성을 억제하지 않는다는 증거는 없었다.

ABSTRACT

Using a sample of 229618 narrow emission-line galaxies, we have determined the normal star formation histories (SFHs) for galaxies with different activity types: star forming galaxies (SFGs), transition type objects (TOs), Seyfert 2s (Sy2s) and LINERs. We find that the variation of the SFH with the activity type is explained by the mass of the galaxies and the importance of their bulge: the LINERs reside in massive early-type galaxies, the Sy2s and TOs are hosted by intermediate mass galaxies with intermediate morphological types, and the SFGs are found in lower mass late-type spirals. Except for the Sy2s, the more massive galaxies formed the bulk of their stars more rapidly than the less massive ones. The Sy2s formed their stars more slowly and show presently an excess in star formation. We have also found that the maximum in star formation rate in the past increases with the virial mass within the aperture (VMA), the VMA increasing from the SFGs to the TOs, to the Sy2s, culminating in the LINERs. This correlation suggests that the bulges and the supermassive black holes at the center of galaxies grow in parallel, in good agreement with the M(BH)-sigma relation.

연구 동기 및 목표

• 은하의 핵 활동 유형과 성형역사(SFHs) 간의 관계를 조사하기 위해.
• AGN 피드백이 별 형성을 억제하는지, 아니면 별 형성과 SMBH 성장이 동시에 일어나는지를 판단하기 위해.
• 은하 질량, 형태, 부두 우세도가 다양한 활동 유형에서 SFHs와 어떻게 관련되어 있는지 검토하기 위해.
• 근처 은하의 정상 SFHs를 통해 M_BH–σ* 관계의 타당성을 시험하기 위해.
• 관측된 AGN(Sy2s, LINERs)의 SFHs가 성폭발-AGN 공진화 모델과 일치하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• SDSS DR7의 229,618개의 좁은 선선방출은하를 분석하여 BPT-VO 진단도표를 사용해 활동 유형(SFGs, TOs, Sy2s, LINERs)을 분류하였다.
• 각 은하의 SDSS 파이버 조합 내 비틀림 질량(VMA)을 계산하여 중심 중력 포텐셜을 추정하였다.
• 스펙트럼 에너지 분포(SED) 피팅과 선방출 진단을 사용하여 정상 성형역사(SFHs)를 재구성하였다.
• 다양한 활동 유형에서 최대 별 형성률(SFR)과 VMA 간의 상관관계를 분석하여 SMBH와 부두의 공진화 가능성을 추론하였다.
• 형태 유형과 활동 클래스 간의 SFHs를 비교하여 형성 timescale과 질량 집합의 차이를 평가하였다.
• M_BH–σ* 관계를 기준으로 삼아, 관측된 SFHs가 공진화인지 피드백 기반 억제를 지지하는지 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 핵 활동 유형(SFGs, TOs, Sy2s, LINERs) 간 성형역사(SFHs)는 어떻게 달라지나?
• RQ2 활성 핵이 있는 은하에서 AGN 피드백이 별 형성을 억제하는 증거가 있는가?
• RQ3 최대 별 형성률이 SDSS 광학조합 내 비틀림 질량(VMA)과 상관관계가 있는가? 이는 SMBH와 부두의 공진화에 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 은하 질량과 부두 우세도는 어떤 정도로 활동 유형 간 SFH의 관측된 차이를 설명하는가?
• RQ5 M_BH–σ* 관계는 융합과 같은 소산 과정을 통해 부두와 SMBH가 동시에 형성된다는 것으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 은하의 과거 최대 별 형성률(SFR)은 SDSS 광학조합 내 비틀림 질량(VMA)이 클수록 증가하며, 이는 더 질량이 큰 은하가 더 이르고 더 빠르게 별을 형성했다는 것을 시사한다.
• LINERs를 보유한 은하는 질량이 크고 초기형 시스템이며 뚜렷한 부두를 지닌 반면, Sy2s와 TOs는 중간 질량의 중간형 나설파란에서 발견되며, SFGs는 낮은 질량의 늦은 나선파란에서 발견된다.
• AGN 피드백이 별 형성을 억제하는 증거는 발견되지 않았으며, 오히려 활성 별 형성은 모든 활동 유형에서 흔히 나타나며, Sy2s는 질량과 형태에 비해 현재 SFR이 과도하게 높은 경향을 보였다.
• 최대 SFR과 VMA 간의 상관관계는 SMBH와 부두가 융합과 같은 소산 과정에서 동시에 성장한다는 공진화 모델을 지지한다.
• 결과는 M_BH–σ* 관계가 피드백 기반 진화가 아니라 부두와 SMBH의 동시에 형성에 기인한다는 데 일치한다.
• 오늘날 거대 타원은하에 AGN이 없는 것은 그들의 과거 형성 역사를 반영할 수 있으며, 이러한 AGN들은 초기 우주에서 형성되어 지금은 수면 아래에 있다.