[논문 리뷰] The Connection between 3.3 {\mu}m PAH Emission and AGN Activity

Jong-Hak Woo, Ji Hoon Kim외 2명|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 06.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 50인용 수 18

한 줄 요약

이 연구는 3.3 µm 다환화합물(PAH) 방출(별성형 지표로 사용됨)과 유형 I 활성은하핵(AGN) 활동 간의 관계를 조사한다. AKARI 우주 망원경의 슬릿리스 분광법을 사용하여, 전반적인 3.3 µm PAH 빛줄기와 AGN 빛줄기 사이에 강한 상관관계가 없음을 발견했으나, 핵심 영역의 3.3 µm PAH 빛줄기와 AGN 빛줄기 사이에는 유의미한 상관관계가 있음을 확인하여, 은하 중심부에서 핵심 별성형과 AGN 활동이 직접적으로 연결되어 있음을 시사한다. 이는 AGN 빛줄기가 높아질수록 별성형 대 AGN 빛줄기 비율이 감소함을 의미한다.

ABSTRACT

We investigate the connection between starburst and AGN activity by comparing the 3.3 {\mu}m PAH eimission with AGN properties. Utilizing the slit-less spectroscopic capability of the AKARI space telescope, we observe moderate-luminosity Type I AGN at z~0.4 to measure global starburst activity. The 3.3 {\mu}m PAH emissions are detected for 7 out of 26 target galaxies. We find no strong correlation between the 3.3 {\mu}m PAH emission and AGN luminosity in the limted range of the observed AGN luminosity, suggesting that global star formation may not be tightly related with AGN activity. Combining our measurements with the previous 3.3 {\mu}m measurements of the low redshift Type I AGN in the literature, we investigate the connection between nuclear starburst and AGN activity. In contrast to global star formation, the 3.3 {\mu}m PAH luminosity measured from the central part of galaxies correlates with AGN luminosity, implying that starburst and AGN activity are directly connected at the nuclear region.

연구 동기 및 목표

• 중간 빛줄기 유형 I AGN에서 전반적이고 핵심 별성형(3.3 µm PAH 방출로 추적)과 AGN 활동 간의 관계를 조사하기 위해.
• UV 및 가시광선 대역에서 AGN 방출이 지배적인 상황에서, 주변 은하의 전반적 별성형이 AGN 빛줄기와 상관되는지 여부를 확인하기 위해.
• 핵심 별성형 활동(중심 3.3 µm PAH 방출로 측정)이 AGN 순환력과 직접적으로 연결되어 있는지 검토하기 위해.
• AKARI의 전반적 PAH 측정값을 알려진 핵심 PAH 데이터와 비교하여 전반적 별성형 대비 핵심 별성형 기여도를 평가하기 위해.

제안 방법

• 26개의 유형 I AGN(z ~ 0.4)에 대해 AKARI 우주 망원경의 슬릿리스 분광법을 사용하여 전체 주변 은하에서 3.3 µm PAH 방출을 측정하였다.
• AKARI 관측에서 얻은 전반적 3.3 µm PAH 빛줄기와 지상 기반 좁선 분광법 자료를 기반으로 문헌 자료와 비교하였다.
• NGC 7469의 PAH 복사비(핵심 대 전반적 PAH 복사비 ~ 0.04)를 이용해 AKARI의 전반적 PAH 측정값을 보정하여 핵심 PAH 빛줄기를 추정하였다.
• AKARI 자료를 지역 세이퍼트 1 및 PG QSO의 3.3 µm PAH 빛줄기 및 AGN 빛줄기(L5100)에 대한 기존 문헌 자료와 융합하였다.
• 핵심 3.3 µm PAH 빛줄기와 AGN 빛줄기 간의 상관관계를 등급법 관계식 log(LPAH3.3) = 0.06 + 0.77×log(LAGN5100)로 피팅하였다.
• 핵심 PAH 빛줄기의 에딩턴 비율 및 블랙홀 질량 의존성을 분석하여 순환율과 질량 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중간 빛줄기 유형 I AGN에서 전반적 3.3 µm PAH 방출(전반적 별성형의 지표로 사용됨)과 AGN 빛줄기 간에 유의미한 상관관계가 있는가?
• RQ2 핵심 3.3 µm PAH 방출(중심 별성형 활동 지표)이 동일한 샘플에서 AGN 빛줄기와 상관되는가?
• RQ3 핵심 대 전반적 PAH 빛줄기 비율은 어떻게 변화하며, 이를 전반적 측정값의 핵심 활동 보정에 사용할 수 있는가?
• RQ4 AGN 빛줄기가 증가함에 따라 별성형 대 AGN 빛줄기 비율이 감소하는가? 이는 별성형과 블랙홀 성장의 공진화에 어떤 의미를 갖는가?
• RQ5 핵심 PAH 빛줄기와 AGN 빛줄기 간의 상관관계는 블랙홀 질량 또는 에딩턴 비율에 의해 영향을 받는가?

주요 결과

• 10^44에서 10^45 erg s⁻¹의 제한된 빛줄기 범위에서 전반적 3.3 µm PAH 빛줄기와 AGN 빛줄기(L5100) 사이에 강한 상관관계가 없음을 발견하여, 전반적 별성형이 AGN 활동과 밀접하게 연결되어 있지 않을 수 있음을 시사한다.
• 핵심 3.3 µm PAH 빛줄기와 AGN 빛줄기(L5100) 사이에 유의미한 상관관계가 확인되었으며, 최적 피팅 관계식 log(LPAH3.3) = 0.06 + 0.77×log(LAGN5100)로 나타내어 핵심 별성형과 AGN 활동 간의 직접적 연결을 뒷받침한다.
• 상관관계의 기울기(0.77)는 AGN 빛줄기가 높아질수록 핵심 별성형 대 AGN 빛줄기 비율이 감소함을 의미하며, 이는 고광도 AGN에서 핵심 별성형 활동이 상대적으로 억제됨을 시사한다.
• 고광도 AGN에서 핵심 별성형 대 AGN 빛줄기 비율은 저광도 AGN보다 낮으며, 이는 고적색 이동 QSO에서 관측된 경향과 일치하지만, 국지 샘플에서는 효과가 덜 두드러진다.
• 에딩턴 비율과 블랙홀 질량은 핵심 PAH 빛줄기와 일반적인 추세를 보이지만, 이는 주로 AGN 빛줄기와의 기초 상관관계에 기인하며, 독립적인 물리적 연결은 아니다.
• NGC 7469에서 유도된 보정 계수 0.04를 사용해 AKARI의 전반적 측정값으로부터 핵심 PAH 빛줄기를 추정하였으며, 보정된 AKARI 점들이 문헌 추세와 일치하여 방법의 타당성을 검증하였다.