[论文解读] 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 39

一句话总结

本论文首次基于NVSS/SUMSS射电巡天与2MRS星系星表的图像级匹配，构建了本地宇宙中低光度射电星系的全天星表。该星表识别出575个射电发射星系，发现射电星系周围星系密度高出1.7倍（p > 3σ），并表明环境而非黑洞质量驱动喷流活动，且源匹配的效率与纯净度分别达到99%与91%。

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.

研究动机与目标

• 构建距离约300 Mpc以内、完整且体积受限的低光度射电星系样本。
• 通过实现全天覆盖并最小化选择偏差，克服现有星表的局限性。
• 研究射电星系的环境与形态特性及其聚类行为。
• 为未来研究超高能宇宙射线源及本地宇宙中喷流反馈机制提供支持。
• 开发并验证一种自动化、高精度的图像级匹配方法，用于多波段源识别。

提出的方法

• 利用NVSS与SUMSS射电巡天数据和2MASS红移星表（2MRS）进行图像级交叉匹配，以处理扩展射电源结构。
• 应用系统性、自动化的算法将射电发射与星系匹配，确保高效率与高纯净度。
• 采用Vmax与V/Vmax统计方法评估选择效应，并检验光度演化。
• 基于红移与流量信息构建体积受限子样本，以计算光度函数。
• 通过比较同光度与哈勃类型射电星系与非射电星系周围的星系密度，开展统计聚类分析。
• 利用已知射电星系验证方法性能，并与现有星表交叉核对。

实验结果

研究问题

• RQ1 本地宇宙中低光度射电星系的真实全天分布如何？
• RQ2 射电星系的环境与其同光度、同形态的非射电星系相比有何差异？
• RQ3 射电星系周围聚类增强现象的成因是什么——环境触发还是黑洞质量？
• RQ4 射电与光学巡天之间自动化图像级匹配的效率与纯净度如何？
• RQ5 本地宇宙中低光度射电星系的光度函数是什么？

主要发现

• 星表包含575个1.4 GHz流量大于213 mJy的射电发射星系，其中30%未出现在现有大面积极射电样本中。
• 在z = 0.03以内的射电星系中，94%为哈勃类型E/S0，表明存在显著的形态学偏差。
• 射电星系周围2 Mpc范围内的星系密度比同光度与类型非射电星系高1.7倍（p > 3σ）。
• 聚类增强并非由黑洞质量驱动，因为当比较同光度与同形态星系时，该现象依然存在。
• 自动化匹配方法达到99%的效率与91%的纯净度，显著优于以往的人工方法。
• 观测到的射电星系密度比NVSS-6dFGS样本高出2–3倍，可能源于局部高密度区或距离相关的选择效应。