[论文解读] Comparison of star formation histories of AGN and non-AGN galaxies

Mountrichas, G., V. Buat+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 1

一句话总结

本研究利用LEGACY-C巡天的Dn4000和Hδ光谱指数，比较了红移0.6 < z < 1.3范围内X射线选中的活动星系核（LX ≈ 10^42.5–44 erg s⁻¹）与非AGN星系的恒星形成历史。通过使用CIGALE模型拟合Sed并考虑恒星质量，发现低至中等X射线光度的AGN星系比非AGN星系拥有更老、爆发性更弱的恒星种群，尤其在具有星系核球主导和紧凑结构的系统中更为显著。

ABSTRACT

We use AGN with $ m L_{X} \sim 10^{42.5-44}\,erg\,s^{-1}$, from the COSMOS-Legacy survey that lie within the UltraVISTA region and cross match them with the LEGA-C catalogue. The latter provides measurements of the calcium break, D$_n$4000, and H$_\delta$ Balmer line that allow us to study the stellar populations of AGN and compare them with a galaxy reference catalogue. Our samples consist of 69 AGN and 2176 non-AGN systems, within $ m 0.6<z<1.3$, that satisfy the same photometric selection criteria. We construct the SEDs of both population and use the CIGALE code to investigate the effect of the two indices in the SED fitting process. Our analysis shows that the inclusion of D$_n$4000 and H$_\delta$ allows CIGALE to constrain better the ages of the stellar populations. Furthermore, we find an increase of the estimated stellar masses by, on average, $\sim 0.2$ dex, in particular for systems with young stars (D$_n$4000$\,<1.5$), when the two indices are included in the SED fitting. We then compare the D$_n$4000 and H$_\delta$ of AGN with sources in the reference catalogue, accounting for the different stellar mass of the two populations. Low to moderate L$_X$ AGN tend to reside in galaxies with older stellar populations and are less likely to have experienced a recent star formation burst, compared to galaxies in the control sample. We, also, compare the two populations as a function of their morphology (bulge-dominated, BD, vs. non-BD) and compactness. A similar fraction of AGN and non-AGN systems are classified as non-BD ($\sim 70\%$). Our analysis shows that BD AGN tend to have younger stellar populations compared to BD, non-AGN systems. On the other hand, non-BD AGN have, on average, older stellar populations and are less likely to have experienced a burst compared to non-BD sources in the reference sample. Furthermore, AGN tend to prefer more compact systems compared to non-AGN.

研究动机与目标

• 研究在0.6 < z < 1.3红移范围内，AGN与非AGN星系之间恒星形成历史（SFH）的差异。
• 评估在Sed拟合中引入Dn4000和Hδ指数对恒星种群参数约束精度的提升作用。
• 在修正恒星质量差异后，比较AGN与非AGN星系的恒星种群属性（年龄、爆发可能性）。
• 探究星系形态（核球主导 vs. 非核球主导）与紧凑性（质量-大小比）对SFH差异的调制作用。
• 确定AGN是否更倾向于存在于比非AGN星系更紧凑、更老的系统中。

提出的方法

• 将COSMOS-Legacy巡天中X射线选中的AGN与LEGACY-C星表交叉匹配，获取Dn4000和Hδ测量值。
• 利用光度数据构建69个AGN和2176个非AGN星系的Sed，并应用CIGALE SED拟合代码。
• 分别进行包含与不包含Dn4000和Hδ的Sed拟合，以评估其对恒星种群参数（年龄、质量、SFR）的影响。
• 在统计比较中应用与恒星质量相关的权重，以校正AGN与非AGN样本间的质量差异。
• 分析不同形态类型（核球主导 vs. 非核球主导）和质量-大小比（Σ1）下Dn4000与Hδ的分布。
• 使用Kolmogorov-Smirnov检验评估AGN与非AGN群体在指数分布差异上的统计显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在0.6 < z < 1.3红移范围内，AGN与非AGN星系在Dn4000和Hδ的指示下是否表现出不同的恒星形成历史？
• RQ2 在Sed拟合中引入Dn4000和Hδ对推导出的恒星种群参数（如年龄、质量、SFR）有何影响？
• RQ3 AGN是否更倾向于宿主于恒星种群更老或近期有恒星形成爆发的星系，相较于非AGN星系？
• RQ4 星系形态（核球主导 vs. 非核球主导）如何影响AGN与非AGN系统的恒星种群属性？
• RQ5 是否存在AGN更倾向于驻留在比非AGN星系更紧凑（质量-大小比更高）系统中的倾向？

主要发现

• 在CIGALE SED拟合中引入Dn4000和Hδ可改善年龄约束，并平均使估算的恒星质量提高约0.2 dex，尤其在年轻系统中（Dn4000 < 1.5）效果更显著。
• AGN宿主星系的中位Dn4000 ≈ 1.4，表明其为中等年龄恒星种群，而非AGN星系则表现出Dn4000的双峰分布。
• AGN的Hδ等效宽度显著较低（峰值约3 Å），表明近期恒星形成爆发较弱（p = 8.59 × 10⁻⁹）。
• 在核球主导系统中，AGN的恒星种群比非AGN更年轻（Dn4000更低）；而在非核球主导系统中，AGN宿主星系则拥有更老的恒星种群。
• 非核球主导的AGN星系具有更老的恒星种群和更低的爆发可能性，与同形态类别的非AGN星系相比具有统计显著差异（Dn4000的p = 0.002）。
• AGN更偏好紧凑系统，其最小质量-大小比（Σ1）为9.0，而非AGN星系可延伸至Σ1 = 7.5，表明AGN系统存在对紧凑宿主的系统性偏好。