[论文解读] The triggering probability of radio-loud AGN: A comparison of high and low excitation radio galaxies in hosts of different colors

R. M. J. Janssen, H. J. A. Röttgering+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 29被引用 43

一句话总结

本研究通过比较不同颜色星系中高激发射电星系（HERGs）与低激发射电星系（LERGs）的触发概率，利用大规模SDSS样本，调查了射电噪活动星系核（AGN）的触发概率。研究发现，冷气体可增强形成明亮HERG的可能性，而反馈可能抑制绿色星系中LERG的活动，其中LERG宿主概率满足 f^LE_RL ∝ M*^2.5，HERG则满足 f^HE_RL ∝ M*^1.5。

ABSTRACT

Low luminosity radio-loud active galactic nuclei (AGN) are generally found in massive red elliptical galaxies, where they are thought to be powered through gas accretion from their surrounding hot halos in a radiatively inefficient manner. These AGN are often referred to as "low-excitation" radio galaxies (LERGs). When radio-loud AGN are found in galaxies with a young stellar population and active star formation, they are usually high-power radiatively-efficient radio AGN ("high-excitation", HERG). Using a sample of low-redshift radio galaxies identified within the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), we determine the fraction of galaxies that host a radio-loud AGN, $f_{RL}$, as a function of host galaxy stellar mass, $M_*$, star formation rate, color (defined by the 4000 $\angstrom$ break strength), radio luminosity and excitation state (HERG/LERG). We find the following: 1. LERGs are predominantly found in red galaxies. 2. The radio-loud AGN fraction of LERGs hosted by galaxies of any color follows a $f^{LE}_{RL} \propto M^{2.5}_*$ power law. 3. The fraction of red galaxies hosting a LERG decreases strongly for increasing radio luminosity. For massive blue galaxies this is not the case. 4. The fraction of green galaxies hosting a LERG is lower than that of either red or blue galaxies, at all radio luminosities. 5. The radio-loud AGN fraction of HERGs hosted by galaxies of any color follows a $f^{HE}_{RL} \propto M^{1.5}_*$ power law. 6. HERGs have a strong preference to be hosted by green or blue galaxies. 7. The fraction of galaxies hosting a HERG shows only a weak dependence on radio luminosity cut. 8. For both HERGs and LERGs, the hosting probability of blue galaxies shows a strong dependence on star formation rate. This is not observed in galaxies of a different color.[abridged]

研究动机与目标

• 确定宿主星系恒星质量、星形成率（SFR）、颜色及射电光度的函数关系下，宿主射电噪AGN的分数（fRL）。
• 比较不同宿主星系群体中低激发（LERG）与高激发（HERG）射电噪AGN的触发概率。
• 研究冷气体（由蓝色颜色和高SFR指示）的存在如何影响大质量星系中AGN激活的可能性。
• 探讨AGN反馈在塑造AGN在颜色-绝对星等序列中分布中的作用，特别是在绿色山谷星系中。

提出的方法

• 通过将SDSS DR7光谱星系与NVSS和FIRST射电巡天进行交叉匹配，构建了低红移射电星系样本。
• 基于光学发射线强度（4000 Å断点）和射电光度（L1.4GHz ≥ 10^24.5 W Hz⁻¹）将AGN分类为LERG或HERG。
• 通过分箱与幂律拟合，计算fRL作为给定质量、颜色和SFR的星系中宿主射电噪AGN的分数。
• 分析fRL对宿主恒星质量（M*）、SFR、颜色（通过D4000表示）及射电光度阈值（L1.4GHz,min）的依赖关系。
• 使用幂律拟合量化标度关系：LERG为 f^LE_RL ∝ M*^2.5，HERG为 f^HE_RL ∝ M*^1.5。
• 通过比较不同颜色星系（红、绿、蓝）中fRL的差异，特别是不同射电光度截断值下的情况，探究冷气体与反馈的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于LERG和HERG，宿主星系恒星质量变化时，宿主射电噪AGN的概率（fRL）如何变化？
• RQ2 fRL对宿主星系颜色（红、绿、蓝）和星形成率的依赖关系如何，尤其对LERG和HERG而言？
• RQ3 射电光度阈值如何影响红色与蓝色星系中LERG的观测fRL？
• RQ4 为何绿色星系中宿主LERG的分数低于红色或蓝色星系？AGN反馈可能扮演何种角色？
• RQ5 冷气体的存在（由蓝色颜色和高SFR指示）在多大程度上增强了形成HERG而非LERG的可能性？

主要发现

• LERG主要宿主为红色星系，而HERG则强烈偏好绿色和蓝色星系，尤其在中等质量星系中表现明显。
• LERG宿主概率满足 f^LE_RL ∝ M*^2.5，且在所有宿主颜色中均成立，表明其对质量的强依赖性，强于HERG。
• 在红色星系中，随着射电光度增加，LERG分数显著下降，但在蓝色星系和HERG中该趋势微弱。
• 在 L1.4GHz,min ≈ 10^24.5 W Hz⁻¹ 时，绿色星系中宿主LERG的分数比红色或蓝色星系低2–3倍，表明反馈可能造成抑制。
• HERG宿主概率满足 f^HE_RL ∝ M*^1.5，且对射电光度阈值的依赖性极弱，表明其在不同光度区间均具鲁棒性。
• 在蓝色星系中，RL AGN宿主概率（包括LERG和HERG）与SFR强相关，而红色和绿色宿主中则无此依赖关系。