[论文解读] The Connection between 3.3 {\mu}m PAH Emission and AGN Activity

Jong-Hak Woo, Ji Hoon Kim+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 6, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 50被引用 18

一句话总结

本研究调查了作为恒星形成指示器的3.3 µm多环芳烃（PAH）发射与中等光度I型活动星系核（AGN）中AGN活动之间的关联。利用AKARI空间望远镜的无狭缝光谱观测，发现整体3.3 µm PAH光度与AGN光度之间无强相关性，但核区3.3 µm PAH光度与AGN光度之间存在显著相关性，表明星系核心区域的核星暴与AGN活动直接关联，且随着AGN光度升高，星暴与AGN光度之比降低。

ABSTRACT

We investigate the connection between starburst and AGN activity by comparing the 3.3 {\mu}m PAH eimission with AGN properties. Utilizing the slit-less spectroscopic capability of the AKARI space telescope, we observe moderate-luminosity Type I AGN at z~0.4 to measure global starburst activity. The 3.3 {\mu}m PAH emissions are detected for 7 out of 26 target galaxies. We find no strong correlation between the 3.3 {\mu}m PAH emission and AGN luminosity in the limted range of the observed AGN luminosity, suggesting that global star formation may not be tightly related with AGN activity. Combining our measurements with the previous 3.3 {\mu}m measurements of the low redshift Type I AGN in the literature, we investigate the connection between nuclear starburst and AGN activity. In contrast to global star formation, the 3.3 {\mu}m PAH luminosity measured from the central part of galaxies correlates with AGN luminosity, implying that starburst and AGN activity are directly connected at the nuclear region.

研究动机与目标

• 调查中等光度I型AGN中，以3.3 µm PAH发射追踪的整体与核星形成活动与AGN活动之间的关联。
• 确定在紫外和光学波段AGN发射占主导的条件下，宿主星系的整体恒星形成是否与AGN光度相关。
• 检查作为中心星暴活动指标的核区3.3 µm PAH发射是否与AGN吸积功率直接关联。
• 利用已知的核PAH数据校准AKARI的整体PAH测量，以评估核区与整体星形成活动的相对贡献。

提出的方法

• 利用AKARI空间望远镜的无狭缝光谱观测，测量26个红移z ~ 0.4的I型AGN宿主星系整体区域的3.3 µm PAH发射。
• 从AKARI观测中测量整体3.3 µm PAH光度，并与地面窄缝光谱观测的文献数据进行比较。
• 利用NGC 7469的PAH通量比（核区与整体PAH通量比 ~ 0.04）对AKARI的整体PAH测量进行校准，以估算核区PAH光度。
• 将AKARI数据与本地Seyfert 1型星系及PG类QSO的3.3 µm PAH光度和AGN光度（L5100）的现有文献测量结果相结合。
• 使用幂律关系拟合核区3.3 µm PAH光度与AGN光度之间的相关性：log(LPAH3.3) = 0.06 + 0.77×log(LAGN5100)。
• 分析核区PAH光度对爱丁顿比和黑洞质量的依赖性，以评估吸积速率与质量的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在中等光度I型AGN中，整体3.3 µm PAH发射（作为整体恒星形成的代理）与AGN光度之间是否存在显著相关性？
• RQ2 核区3.3 µm PAH发射（指示中心星暴活动）是否与同一样本中AGN光度相关？
• RQ3 核区与整体PAH光度之比如何变化？该比值能否用于校准整体测量以反映核区活动？
• RQ4 星暴与AGN光度之比是否随AGN光度升高而降低？这对恒星形成与黑洞生长的共同演化有何启示？
• RQ5 核区PAH光度与AGN光度之间的相关性是否受黑洞质量或爱丁顿比的影响？

主要发现

• 在10^44至10^45 erg s⁻¹的有限光度范围内，未发现整体3.3 µm PAH光度与AGN光度（L5100）之间存在强相关性，表明整体恒星形成可能与AGN活动无紧密关联。
• 检测到核区3.3 µm PAH光度与AGN光度（L5100）之间存在显著相关性，最佳拟合关系为：log(LPAH3.3) = 0.06 + 0.77×log(LAGN5100)，表明核星暴与AGN活动之间存在直接关联。
• 相关性的斜率（0.77）表明，随着AGN光度升高，核星暴与AGN光度之比降低，暗示高光度AGN中核区恒星形成受到相对抑制。
• 与低光度AGN相比，高光度AGN中星暴与AGN光度之比更低，与高红移QSO中的趋势一致，尽管在本地样本中该效应较不明显。
• 爱丁顿比与黑洞质量与核区PAH光度总体呈趋势，但该趋势主要由其与AGN光度的内在相关性驱动，而非独立的物理解释。
• 采用NGC 7469的校准因子0.04（核区与整体PAH通量比）从AKARI的整体测量估算核区PAH光度，校准后的AKARI数据点与文献趋势一致，验证了该方法的有效性。