[论文解读] Radio observations of the CDF-South: a possible link between radio emission and star formation in X-ray selected AGN

E. Rovilos, A. Georgakakis+5 more|ArXiv.org|Feb 15, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 50被引用 9

一句话总结

本研究利用来自Extended Chandra Deep Field South的深空射电（1.4 GHz）、X射线及多波段数据，调查了X射线选的活动星系核（AGN）中射电发射与恒星形成之间的关联。研究发现，高达60%的射电探测到的X射线AGN其射电发射与恒星形成一致，这一结论得到中红外（24 µm）性质和蓝色光学颜色的支持；然而，未发现X射线遮蔽与射电发射之间存在显著相关性，这与具有球对称遮蔽的统一模型相矛盾。

ABSTRACT

We explore the nature of the radio emission of X-ray selected AGN by combining deep radio (1.4GHz; 60micro-Jy) and X-ray data with multiwavelength (optical, mid-infrared) observations in the Extended Chandra Deep Field South (E-CDFS). The fraction of radio detected X-ray sources increases from 9% in the E-CDFS to 14% in the central region of this field, which has deeper X-ray coverage from the 1Ms CDFS. We find evidence that the radio emission of up to 60% of the hard X-ray/radio matched AGN is likely associated with star-formation in the host galaxy. Firstly, the mid-IR (24micron) properties of these sources are consistent with the infrared/radio correlation of starbursts. Secondly, most of them are found in galaxies with blue rest-frame optical colours (U-V), suggesting a young stellar population. On the contrary, X-ray/radio matched AGN which are not detected in the mid-infrared have red U-V colours suggesting their radio emission is associated with AGN activity. We also find no evidence for a population of heavily obscured radio-selected AGN that are not detected in X-rays. Finally, we do no confirm previous claims for a correlation between radio emission and X-ray obscuration. Assuming that the radio continuum measures star-formation, this finding is against models where the dust and gas clouds associated with circumnuclear starbursts are spherically blocking our view to the central engine.

研究动机与目标

• 确定X射线选AGN中的射电发射是否主要由恒星形成驱动。
• 通过分析射电和中红外性质，评估恒星形成对遮蔽AGN的作用。
• 检验X射线遮蔽是否与射电发射相关，这一假设源自某些AGN统一模型的预测。
• 评估射电发射是否可作为X射线选AGN宿主星系中恒星形成率的可靠指标。

提出的方法

• 结合1.4 GHz射电数据（灵敏度60 µJy）与来自Chandra Deep Field South的1 Ms X射线数据。
• 利用Spitzer/IRAC的中红外（24 µm）测光数据追踪恒星形成，并与AGN加热的尘埃区分开。
• 应用红移修正后的U-V光学颜色以识别宿主星系中的年轻恒星种群。
• 利用射电-红外（24 µm）光度相关性识别AGN主导的射电发射。
• 对氢柱密度（N_H）分布执行统计检验，以评估X射线遮蔽与射电探测之间的相关性。
• 分析具有和不具有中红外对应体的射电探测与非探测AGN子样本，以隔离发射来源。

实验结果

研究问题

• RQ1 X射线选AGN中的射电发射是否主要与恒星形成相关，而非AGN活动？
• RQ2 X射线遮蔽AGN（具有高N_H）是否表现出比未遮蔽AGN更强的射电发射？
• RQ3 中红外（24 µm）和光学颜色诊断是否能可靠地区分射电发射中恒星形成与AGN的贡献？
• RQ4 是否存在一个显著的、射电明亮但X射线安静的AGN群体，其在1 Ms CDFS观测中未被探测到？
• RQ5 射电发射是否与X射线遮蔽相关，如具有球对称遮蔽环的模型所预测的那样？

主要发现

• 在1 Ms CDFS中心区域，X射线源的射电探测率为14%；在更广阔的E-CDFS区域，该比例为9%。
• 高达60%的射电探测到的X射线AGN表现出与恒星形成一致的中红外和光学颜色特征，表明其射电发射可能源自恒星形成。
• 在中红外未被探测到的X射线/射电匹配AGN具有红色的U-V颜色，表明其射电发射可能由AGN驱动。
• 未发现X射线遮蔽（N_H）与射电发射之间存在显著相关性，射电探测与非探测源具有相同N_H分布的概率为79%。
• 该相关性缺失可归因于恒星形成云团和AGN对射电发射的各向异性分布，与球对称遮蔽环模型相矛盾。
• 未发现存在因严重遮蔽而被X射线遗漏的、以射电选的AGN群体的有力证据，也未发现遮蔽AGN存在射电过量。