[論文レビュー] Low redshift AGN in the Hamburg/ESO Survey: I. The local AGN luminosity function

Andreas Schulze, L. Wisotzki+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 37被引用数 30

ひとこと要約

本研究では、ハムブルク/ESOサーベイを用いて、はっきりとした局所的AGN輝度関数（AGNLF）を提示する。全波長の$B_J$マグニチュードとH$\alpha$/H$\beta$発光線輝度を測定することで、宿主銀河の汚染を最小限に抑える。HESとSDSSのデータを組み合わせることで、4個以上のマグニチュードにわたる輝度範囲をカバーする二重パワーローのAGNLFが得られ、AGNのダウンサイズ化と整合する輝度依存的進化を示す。

ABSTRACT

We present a determination of the local (z=0) luminosity function of optically selected type 1 (broad-line) Active Galactic Nuclei. Our primary resource is the Hamburg/ESO Survey (HES), which provides a well-defined sample of more than 300 optically bright AGN with redshifts z<0.3 and blue magnitudes B<17.5. AGN luminosities were estimated in two ways, always taking care to minimise photometric biases due to host galaxy light contamination. Firstly, we measured broad-band B_J (blue) magnitudes of the objects over small apertures of the size of the seeing disk. Secondly, we extracted H alpha and H beta broad emission line luminosities from the spectra which should be entirely free of any starlight contribution. The resulting AGN luminosity function (AGNLF) is consistent with a single power law, also when considering the effects of number density evolution within the narrow redshift range. We compared our AGNLF with the H alpha luminosity function of lower luminosity Seyfert 1 galaxies by Hao et al. (2005) and found a smooth transition between both, with excellent agreement in the overlapping region. From the combination of HES and SDSS samples we constructed a single local AGNLF spanning more than 4 orders of magnitude in luminosity. It shows only mild curvature which can be well described as a double power law with slope indices of -2.0 for the faint end and -2.8 for the bright end. We predicted the local AGNLF in the soft X-ray domain and compared this to recent literature data. We also compared the local AGNLF with results obtained at higher redshifts and find strong evidence for luminosity-dependent evolution, in the sense that AGN with luminosities around M_B~-19 are as common in the local universe as they were at z=1.5, supporting the 'AGN downsizing' picture (abridged).

研究の動機と目的

• ハムブルク/ESOサーベイから得られる完全でバイアスのないサンプルを用いて、タイプ1AGNの局所的（z ≈ 0）輝度関数を特定すること。
• 従来のクェーサー調査が不完全となるz ≈ 0.3未満の範囲におけるwell-constrainedな局所的AGNLFの欠如に対処すること。
• 小口径の$B_J$マグニチュードと宿主銀河の汚染を受けることのない発光線輝度を用いることで、光度測定のバイアスを最小限に抑えること。
• HESとSDSSのデータを統合して、広い輝度範囲をカバーする連続的な局所的AGNLFを構築すること。
• 局所的AGNLFと高赤方偏移調査を比較することで、輝度依存的進化を調査すること。

提案手法

• 見かけの大きさに制限された小口径で$B_J$マグニチュードを測定し、宿主銀河の光による汚染を低減する。
• スペクトルから広帯域のH$\alpha$およびH$\beta$発光線輝度を抽出し、AGNのみの寄与を保証する。
• 赤方偏移範囲が狭い0 ≤ z < 0.3の範囲内で、微分的数密度進化補正を適用し、輝度関数の正確性を向上させる。
• 全波長と発光線輝度の両方の輝度を用いてAGNLFを構築し、両手法の整合性を確認する。
• HESとSDSSのデータを統合して、$M_{B_J} \sim -26$から$-19$にわたる連続的な局所的AGNLFを構築する。
• 局所的AGNLFと高赤方偏移調査を比較し、輝度依存的進化を推定し、AGNダウンサイズモデルの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハムブルク/ESOサーベイから得られる完全で明確に定義されたサンプルを用いて、赤方偏移範囲z ≈ 0におけるタイプ1AGNの局所的AGN輝度関数の形状はどのようなものか？
• RQ2 全波長の$B_J$マグニチュードと発光線輝度は、AGNの輝度を測定する上でどのように比較できるか。また、宿主銀河の汚染はどの程度の懸念となるか？
• RQ3 HESサンプルをSDSS銀河サーベイと意味的に統合し、4個のマグニチュードにわたる輝度範囲をカバーする連続的な局所的AGNLFを構築できるか？
• RQ4 局所的AGNLFにカーブが見られるか。もしあるならば、二重パワーローで最も適切に記述できるか？
• RQ5 AGNの数密度に輝度依存的進化の証拠は存在するか。また、それはAGNダウンサイズ化シナリオをどのように支持するか？

主な発見

• HESデータのみから導かれた局所的AGNLFは、数密度進化補正を施した後、傾き$\alpha = -2.6$の単一パワーローでよく記述できる。
• H$\alpha$およびH$\beta$発光線輝度は$B_J$マグニチュードと強く相関しており、$B_J$測定値における宿主銀河の汚染が最小限であることが確認された。
• HESとSDSSの両サンプルは重複する輝度範囲で優れた一致を示しており、シームレスに一つの局所的AGNLFに統合可能である。
• 統合されたHES+SDSSのAGNLFはやや曲がり、明るさの端で傾き$\alpha = -2.0$、暗さの端で傾き$\beta = -2.8$の二重パワーローで最も適切に記述される。
• 局所的AGNLFは、低輝度AGN（$M_{B_J} \sim -19$）が$z \sim 1.5$以降に数密度が減少していないことから、輝度依存的進化の強い証拠を示しており、AGNダウンサイズ化と整合的である。
• 予測されたソフトX線AGNLFと文献データとの一致が、光学的・X線的輝度比が一定であると仮定した場合に最も良くなることから、この仮定がバンド間外挿法において極めて重要であることが示された。