[论文解读] ALFALFA HI Data Stacking II. HI content of the host galaxies of AGN

S. Fabello, Guinevere Kauffmann+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究利用 ALFALFA H i 数据的堆叠分析，比较了 1,871 个活动星系核（AGN）宿主星系与其匹配的非 AGN 对照星系的平均 H i 气体含量，发现在不同吸积率区间内 H i 质量分数无显著差异。结果表明，AGN 活动在局部大质量星系中并未显著影响大尺度气体特性，尽管在红色序列宿主中，气体分数与吸积率之间存在微弱相关性，提示气体供应可能来自恒星质量损失与盘状气体的混合。

ABSTRACT

We use a stacking technique to measure the average HI content of a volume-limited sample of 1871 AGN host galaxies from a parent sample of galaxies selected from the SDSS and GALEX imaging surveys with stellar masses greater than 10^10 M_sun and redshifts in the range 0.025

研究动机与目标

• 测量 1,871 个 AGN 宿主星系在体积受限样本中的平均 H i 气体含量，其恒星质量 >10¹⁰ M☉，红移 0.025 < z < 0.05。
• 检验 AGN 活动是否与 H i 含量减少相关，如反馈模型所预测的那样，即通过能量输出抑制恒星形成。
• 将 AGN 宿主星系与在 NUV–r 色彩和恒星表面质量密度方面匹配的非 AGN 对照星系进行比较，以隔离核活动的影响。
• 研究 H i 气体分数如何随黑洞吸积率变化，以 L[O iii]/M_BH 作为指标。
• 探索蓝序列与红序列星系群体之间气体–吸积关系的差异。

提出的方法

• 对 ALFALFA 巡天中 1,871 个 AGN 宿主星系在红移区间内堆叠 H i 谱线轮廓，以测量平均 H i 质量。
• 构建一个包含 1,871 个非 AGN 星系的对照样本，其与 AGN 宿主星系在 NUV–r 色彩和恒星表面质量密度（μ⋆）方面相匹配，以控制星系演化状态的影响。
• 使用 L[O iii]/σ⁴ 指标作为黑洞吸积率的代理，将星系划分为不同区间，以研究 H i 质量分数（M_HI/M⋆）的变化趋势。
• 分别分析蓝序列与红序列星系群体的趋势，以评估气体–吸积关系是否因星系颜色和形态而异。
• 应用星族合成模型（Bruzual & Charlot, 2003；Maraston, 2005）估算由观测颜色推导出的恒星质量损失率，并与观测到的 H i 分数进行比较。
• 评估吸积率区间内结构特性（如集中度指数、μ⋆）的变化，以检验宿主星系结构是否存在系统性变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在颜色和恒星表面密度匹配的条件下，AGN 宿主星系与非 AGN 对照星系之间是否存在显著的 H i 气体分数差异？
• RQ2 AGN 宿主星系的 H i 质量分数是否随黑洞吸积率变化而变化，以 L[O iii]/σ⁴ 为指标？
• RQ3 蓝序列与红序列星系中，H i 含量与吸积率的关系有何不同？
• RQ4 在红序列 AGN 宿主星系中，观测到的 H i 含量在多大程度上可由恒星质量损失单独解释？
• RQ5 AGN 宿主星系的结构特性（如集中度、μ⋆）是否与吸积率相关，可能对气体含量测量造成偏差？

主要发现

• 在黑洞吸积率全范围内，AGN 宿主星系与匹配的非 AGN 对照星系之间未发现 H i 质量分数（M_HI/M⋆）的显著差异。
• 在蓝星系群体中，H i 气体分数与吸积率无关，表明吸积过程不受大尺度星际介质条件的调控。
• 在红星系群体中，H i 气体分数与吸积率之间存在微弱相关性，H i 质量分数在 log(M_HI/M⋆) 上表现出 0.5 dex 的变化范围。
• 红序列宿主中观测到的 0.5 dex H i 分数变化超出了仅由恒星质量损失模型预测的 0.3 dex，表明盘状气体可能有贡献。
• 从高吸积率到低吸积率的红 AGN 宿主星系中，恒星表面质量密度和集中度指数下降约 3 倍，表明宿主星系形态在演化。
• AGN 宿主星系中缺乏气体匮乏现象，与全球反馈模型的预测相矛盾，后者认为 AGN 会耗尽外部气体储库，表明此类反馈在局部大质量星系中并非主导机制。