[论文解读] Effect of AGN on the morphological properties of their host galaxies in the local Universe

Tilahun Getachew-Woreta, M. Pović+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 89被引用 10

一句话总结

本研究探讨了活动星系核（AGN）对总光学光的贡献如何影响本地星系的六个关键形态参数——基尼系数、不对称性、亚伯拉罕集中度、康塞利塞-伯尔沙迪集中度、M20 和平滑度。利用来自 SDSS DR4 的 2,301 个经目视分类的非活动星系样本，作者模拟了 AGN 流量（5% 至 75%），发现基尼系数和不对称性等参数即使在 AGN 贡献达 75% 时仍保持稳定，而平滑度则极不可靠。研究建议避免单独使用平滑度，而应结合基尼系数和不对称性等稳定参数，以实现 z ∼ 0 附近 AGN 主星系的稳健分类。

ABSTRACT

The morphological classification of active galaxies may be affected by the presence of active galactic nuclei (AGN). In this paper, we provide the most detailed analysis on how different AGN contributions, from 5% to 75%, to the total optical light may affect six commonly used morphological parameters and the final classification of AGN host galaxies at z$\sim$0. We used a local sample of >2000 visually classified non-active galaxies, to quantify how the contribution of a bright nuclear point source of different intensity could affect morphological parameters such as: asymmetry, Abraham concentration index, Gini, M20 moment of light, smoothness, and Concelice-Bershady concentration index. We found that most of the morphological parameters are affected by AGN contributions above 25%, with late-type galaxies being more affected than early-types. We found that Gini, Abraham concentration index and asymmetry are the most stable parameters even for AGN contributions above 25%, in comparison to Concelice-Bershady concentration index and M20 moment of light. Smoothness parameter shall be avoided when classifying AGN host galaxies, or at least it shall be used simultaneously in combination with several other parameters.

研究动机与目标

• 评估不同 AGN 贡献比例（5%–75%）对本地星系中关键形态参数的影响。
• 确定 AGN 污染如何影响宿主星系的最终形态分类。
• 评估在存在 AGN 光时，常用非参数形态参数（基尼系数、不对称性、集中度指数、M20 和平滑度）的可靠性。
• 为观测巡天中选择用于分类 AGN 宿主星系的稳健形态参数提供建议。

提出的方法

• 使用来自 SDSS DR4 的 2,301 个已知 g 波段形态的目视分类非活动星系样本（Nair & Abraham 2010）。
• 通过添加点源流量（5%、10%、25%、50%、75%）模拟 AGN 贡献，使用 Mofat-轮廓 PSF。
• 以一致方式在原始图像和模拟图像上测量六个形态参数——CABR、GINI、CCON、M20、ASYM 和 SMOOTH。
• 比较不同 AGN 流量水平和星系类型（早型与晚型）下参数值的变化，以评估其敏感性和稳定性。
• 使用结合多个参数的形态图评估在 AGN 污染下的分类稳健性。
• 应用统计分析量化参数变化及不同形态类别之间的污染率。

实验结果

研究问题

• RQ1 随着 AGN 贡献增加（5% 至 75%），本地星系中六个标准形态参数的值如何变化？
• RQ2 在 AGN 污染下，哪些形态参数最为稳定？这种稳定性在早型与晚型星系之间有何差异？
• RQ3 AGN 污染在多大程度上导致形态图中星系的误分类？
• RQ4 与使用 CCON 或 M20 的形态图相比，结合 ASYM、CABR 和 GINI 的参数图在高 AGN 流量下的表现如何？
• RQ5 这些发现对深空巡天和机器学习流程中 AGN 宿主星系的形态分类有何影响？

主要发现

• AGN 贡献超过 25% 时，大多数形态参数发生显著变化（>30%），但不对称性几乎保持不变。
• 基尼系数和不对称性在所有星系类型中均表现最稳定，即使在 AGN 流量达 75% 时亦然，因此适用于 AGN 宿主星系分类。
• 集中度参数（CABR、CCON）和 M20 在 AGN 贡献超过 25% 时显著受影响，且在 25% AGN 流量下，早型与晚型星系之间的污染率超过 40%。
• 平滑度对 AGN 极其敏感，应避免单独使用；若使用，必须与其他参数结合。
• 结合 ASYM、CABR 和 GINI 的形态图在 AGN 流量达 50%–75% 时仍保持超过 50% 的正确分类率，而使用 CCON 或 M20 的形态图在高 AGN 水平下误分类率超过 60%。
• 晚型星系通常比早型星系更易受 AGN 污染影响，尤其在集中度和平滑度参数方面。