[論文レビュー] Radio galaxies of the local universe: all-sky catalog, luminosity functions, and clustering

Sjoert van Velzen, H. Falcke+3 more|May 31, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 72被引用数 39

ひとこと要約

本論文は、NVSS/SUMSS電波調査と2MRS銀河カタログ間の画像レベルマッチングを用いて、局所宇宙における低出力電波銀河の最初の全天カタログを提示する。575個の電波放射銀河を同定し、電波銀河周囲の銀河密度が1.7倍高い（p > 3σ）ことを明らかにした。また、環境要因—ブラックホール質量ではなく—がジェット活動を駆動することが示され、ソースマッチングの効率が99%、純度が91%であることを確認した。

ABSTRACT

To understand the feedback of black holes on their environment or the acceleration of ultra-high energy cosmic rays in the present cosmic epoch, a systematic, all-sky inventory of radio galaxies in the local universe is needed. Here we present the first catalog of radio-emitting galaxies that meets this requirement. Our catalog allows the selection of volume-limited subsamples containing all low-power radio galaxies, similar to the prototypical low-power radio galaxies Cen A or M87, within some hundred Mpc. It is constructed by matching radio emission from the NVSS and SUMSS surveys to galaxies of the 2MASS Redshift Survey (2MRS) using an image-level algorithm that properly treats the extended structure of radio sources. The sample contains 575 radio-emitting galaxies with a flux greater than 213 mJy at 1.4 GHz. Over 30% of the galaxies in our catalog are not contained in existing large-area extra-galactic radio samples. We compute the optical and radio luminosity functions and the fraction of radio galaxies as a function of galaxy luminosity. We find that the galaxy density around radio galaxies is significantly higher than around non-radio galaxies of the same luminosity and morphology. This enhanced clustering suggests a causal relation between external galaxy properties, such as environment or merger history, and the formation of powerful jets in the present universe. Since the enhancement is observed with respect to galaxies of the same luminosity and Hubble type, it is not primarily driven by black hole mass. Our automated matching procedure is found to select radio-emitting galaxies with high efficiency (99%) and purity (91%), which is key for future processing of deeper, larger samples.

研究の動機と目的

• ~300 Mpc圏内の低出力電波銀河の完全でボリューム制限付きのサンプルを作成すること。
• 既存カタログの限界を克服し、全天カバーと選択バイアスの最小化を達成すること。
• 電波銀河の環境的および形態的性質とそのクラスタリング行動を調査すること。
• 将来的なUHECR源および局所宇宙におけるジェットフィードバックメカニズムの研究を可能にすること。
• クロス波長源同定のための自動的かつ高精度な画像レベルマッチング手法の開発と検証すること。

提案手法

• 拡張された電波源構造を扱うために、NVSSおよびSUMSS電波調査と2MASS赤方偏移調査（2MRS）間の画像レベルクロスマッチングを用いる。
• 自動化された体系的アルゴリズムを適用して電波放射と銀河をマッチさせ、高い効率と純度を確保する。
• 選択効果を評価し、発光度の進化をテストするためにVmaxおよびV/Vmax統計を用いる。
• 赤方偏移とフラックス情報を使ってボリューム制限付きサブサンプルを構築し、発光度関数を計算する。
• 同発光度およびハッブル型の非電波銀河と比較して、電波銀河周囲の銀河密度を統計的に分析することでクラスタリング分析を実施する。
• 既知の電波銀河を用いて手法の性能を検証し、既存カタログと照合チェックを行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所宇宙における低出力電波銀河の真の全天分布は何か？
• RQ2 同発光度および形態の非電波銀河と比較して、電波銀河の環境はどのように異なるか？
• RQ3 電波銀河周囲のクラスタリング増加の原因は何か—環境的要因か、ブラックホール質量か？
• RQ4 電波と光学調査間の自動画像レベルマッチングの効率と純度はどの程度か？
• RQ5 局所宇宙における低出力電波銀河の発光度関数は何か？

主な発見

• 213 mJy以上の電波フラックス（1.4 GHz）を持つ575個の電波放射銀河を含むカタログであり、その30%は既存の大面積電波サンプルに含まれていない。
• z = 0.03圏内の94%の電波銀河がハッブル型E/S0であり、顕著な形態的バイアスが示された。
• 電波銀河の2 Mpc圏内における銀河密度は、同発光度および同型の非電波銀河の周囲に比べ1.7倍高い（p > 3σ）。
• ブラックホール質量ではなく環境がクラスタリング増加の原因であることが示され、同発光度および同形態の銀河間比較でも同様の傾向が維持された。
• 自動マッチング手法は99%の効率と91%の純度を達成し、従来の手動手法を著しく上回った。
• 観測された電波銀河密度はNVSS-6dFGSサンプルの2〜3倍に達しており、おそらく局所の過密度または距離依存選択効果によるものである。