[论文解读] PRIMUS: The relationship between Star formation and AGN accretion

Mojegan Azadi, James Aird+8 more|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究利用 PRIMUS 巡天在 0.2 < z < 1.2 范围内对 309 个 AGN 的 X 射线光度与恒星形成速率（SFR）进行研究，探讨恒星形成与 AGN 吸积之间的关联。研究发现，恒星形成星系宿主中，SFR 与 L_X 之间不存在显著的瞬时相关性，但因 AGN 变异性导致存在微弱的平均相关性；同时，给定特定吸积率下，恒星形成星系比宁静星系更可能宿主 AGN（2–3 倍），表明尽管触发机制不同，但二者通过共享的供料机制存在更深层次的联系。

ABSTRACT

We study the evidence for a connection between active galactic nuclei (AGN) fueling and star formation by investigating the relationship between the X-ray luminosities of AGN and the star formation rates (SFRs) of their host galaxies. We identify a sample of 309 AGN with $10^{41}

研究动机与目标

• 研究单个宿主星系中恒星形成与 AGN 吸积之间的关联。
• 确定 AGN 活动是否与瞬时 SFR 相关，或由更长期的气体供应驱动。
• 在恒星质量和红移范围内，比较恒星形成星系与宁静星系宿主 AGN 的概率。
• 评估不同宿主类型中特定吸积率分布是否存在差异，以判断是否存在不同的供料机制。
• 考察星系并合与非周期性过程在触发 AGN 与恒星形成中的作用。

提出的方法

• 在 0.2 < z < 1.2 范围内，从 PRIMUS 红移巡天中识别出 309 个 X 射线选中的 AGN（10^41 < L_X < 10^44 erg s⁻¹）。
• 利用多波段测光与 SED 拟合测量 SFR，X 射线光度来自 Chandra 与 XMM-Newton 数据。
• 利用光学颜色-星等图（蓝序列 vs. 红序列）将宿主星系分类为恒星形成或宁静类型。
• 计算特定吸积率 λ = L_X / M_* 以对宿主恒星质量进行归一化，并比较不同星型类型中的 AGN 活动。
• 使用非参数统计检验（如 Kolmogorov-Smirnov 检验）比较不同 SFR 与宿主类型下 AGN 概率分布。
• 对宿主类型中 AGN 宿主概率作为 λ、M_* 与 z 的函数进行建模，发现在两类宿主中均呈现幂律行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 AGN 的瞬时 X 射线光度（L_X）与其宿主星系的恒星形成速率（SFR）之间是否存在显著相关性？
• RQ2 星系宿主 AGN 的概率是否依赖于其 SFR，特别是在恒星形成主序列内？
• RQ3 恒星形成星系与宁静星系中特定吸积率（λ）的分布是否存在统计学上的显著差异？
• RQ4 在固定恒星质量与红移下，恒星形成星系宿主 AGN 的概率是否高于宁静星系？
• RQ5 考虑到观测到的 AGN 变异性，非周期性过程或并合在连接 AGN 吸积与恒星形成中起何种作用？

主要发现

• 在恒星形成 AGN 宿主中，未发现瞬时 L_X 与 SFR 之间存在显著相关性，表明 AGN 活动在短 timescale 上不追踪 SFR。
• 检测到的 AGN 平均 L_X 与 SFR 之间存在微弱但显著的相关性，可能源于 AGN 变异性，其时间尺度短于 SFR 演化的时间尺度。
• 即使在考虑恒星质量与红移后，恒星形成星系宿主 AGN 的概率仍约为宁静星系的 2–3 倍，且针对给定的特定吸积率（λ）。
• 宿主星系中 AGN 宿主概率作为特定吸积率函数（p(λ|M_*, z)）在恒星形成与宁静宿主中均遵循相似的幂律分布，表明存在共同的随机吸积过程。
• 在宁静星系群体中，SFR 与 L_X 之间存在微弱相关性，暗示在这些星系中，AGN 活动可能由与恒星形成相似的机制触发，如小质量并合或盘面不稳定性。
• 在恒星形成或宁静 AGN 宿主星系中，均未发现恒星质量与 L_X 之间的相关性，表明在固定 SFR 或宿主类型下，AGN 光度与宿主质量无系统关联。