[论文解读] What do the Star Formation Histories of Galaxies tell us about the Starburst-AGN connection?

J. P. Torres-Papaqui, R. Coziol+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 8, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究分析了229,618个窄线发射星系的恒星形成历史（SFHs），发现更高质量的星系中恒星形成速率（SFRs）更早且更强烈地达到峰值，且最大SFR与斯隆数字巡天（SDSS）孔径内的virial质量（VMA）强相关。结果支持一种共同演化模型，即超大质量黑洞（SMBHs）与星系核球在如并合等耗散过程中同步增长，与M_BH–σ*关系一致，且未发现类星体反馈抑制恒星形成的证据。

ABSTRACT

Using a sample of 229618 narrow emission-line galaxies, we have determined the normal star formation histories (SFHs) for galaxies with different activity types: star forming galaxies (SFGs), transition type objects (TOs), Seyfert 2s (Sy2s) and LINERs. We find that the variation of the SFH with the activity type is explained by the mass of the galaxies and the importance of their bulge: the LINERs reside in massive early-type galaxies, the Sy2s and TOs are hosted by intermediate mass galaxies with intermediate morphological types, and the SFGs are found in lower mass late-type spirals. Except for the Sy2s, the more massive galaxies formed the bulk of their stars more rapidly than the less massive ones. The Sy2s formed their stars more slowly and show presently an excess in star formation. We have also found that the maximum in star formation rate in the past increases with the virial mass within the aperture (VMA), the VMA increasing from the SFGs to the TOs, to the Sy2s, culminating in the LINERs. This correlation suggests that the bulges and the supermassive black holes at the center of galaxies grow in parallel, in good agreement with the M(BH)-sigma relation.

研究动机与目标

• 研究星系中恒星形成历史（SFHs）与核活动类型之间的关联。
• 确定类星体反馈是否抑制恒星形成，或恒星形成与SMBH增长是否共同演化。
• 检查星系质量、形态和核球主导性如何与不同活动类型的SFHs相关联。
• 通过邻近星系中正常SFHs的视角检验M_BH–σ*关系的有效性。
• 评估活动星系核（AGNs，包括Sy2s和LINERs）中观测到的SFHs是否与星暴-类星体共同演化模型一致。

提出的方法

• 利用SDSS DR7中的229,618个窄线发射星系，通过BPT-VO诊断图对活动类型进行分类（SFGs、TOs、Sy2s、LINERs）。
• 为每个星系计算SDSS光纤孔径内的virial质量（VMA），以估算中心引力势能。
• 通过光谱能量分布（SED）拟合和发射线诊断，重建正常恒星形成历史（SFHs）。
• 通过不同活动类型中峰值恒星形成速率（SFR）与VMA的相关性，推断SMBH与核球的共同演化。
• 比较不同形态类型和活动类别中的SFHs，评估形成时标和质量聚集的差异。
• 将M_BH–σ*关系作为基准，评估观测到的SFHs是否支持共同演化或反馈驱动的熄灭。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同核活动类型（SFGs、TOs、Sy2s、LINERs）的恒星形成历史（SFHs）如何变化？
• RQ2 是否存在类星体反馈抑制活跃星系核星系中恒星形成的证据？
• RQ3 峰值恒星形成速率是否与SDSS孔径内的virial质量（VMA）相关，这对SMBH与核球共同演化意味着什么？
• RQ4 星系质量与核球主导性在多大程度上解释了不同活动类型中SFHs的差异？
• RQ5 M_BH–σ*关系是否可通过并合等耗散过程导致核球与SMBH同时形成来解释？

主要发现

• 星系在其历史中最大的恒星形成速率（SFR）随SDSS孔径内virial质量（VMA）的增加而增加，表明更高质量星系更早且更快速地形成恒星。
• 宿主为LINERs的星系位于质量大、早型的系统中，具有显著的核球，而Sy2s和TOs则出现在中等质量、中等形态的螺旋星系中，SFGs则位于低质量、晚型螺旋星系中。
• 未发现类星体反馈抑制恒星形成的证据；相反，活跃恒星形成在所有活动类型中都很普遍，Sy2s相对于其质量和形态表现出当前SFR的过剩。
• 峰值SFR与VMA之间的相关性支持一种共同演化模型，即SMBH与核球在如并合等耗散过程中同步增长。
• 结果与M_BH–σ*关系源于核球与SMBH同时形成而非反馈驱动演化的观点一致。
• 如今巨型椭圆星系中不存在类星体，可能反映了其过去的形成历史，因为这类类星体曾在早期宇宙形成，现已处于休眠状态。