AGNにおけるイオン化ガスの運動学

中心にバルジを持つ銀河は、通常、そのコアに超巨大ブラックホールを含んでるんだ。このブラックホールが周りの物質を引き込むと、アクティブ銀河核（AGN）と呼ばれる構造を作る。このプロセスでは、放射、ジェット、流出の形でエネルギーが放出される。このエネルギーは銀河の中心にあるガスと相互作用し、大きなスケールにまで広がって、ホスト銀河に大きな影響を与えることがある。この相互作用はフィードバックと呼ばれることが多い。

フィードバックは、ガスを加熱して排出することによって星形成を抑制することもあれば、星形成を引き起こし、銀河間の周囲の空間に影響を与えることで促進することもある。

強力なAGNでは、周囲のガスとの相互作用がガスの運動に乱れを引き起こし、これが流出や特定の領域での速度増加として観測できる。この相互作用がどのように機能するかを理解するためには、ガスの運動学を研究する必要があり、特に[Oiii] 5007のような特定の放出線に焦点を当てる。

MaNGA（Apache Point Observatoryでの近隣銀河のマッピング）などの調査により、科学者たちは多くの銀河を分析できるようになり、彼らのガスの運動学とAGNの活動との関係についてのデータを提供している。

この記事では、293のAGNホスト銀河におけるイオン化ガスの運動学を探求し、485の非活動制御銀河と比較する。[Oiii]5007の放出線の測定を使用して、フラックス、速度、W値のマップを作成し、AGNによって作成された運動と乱れを理解する助けとする。

#研究

#サンプルの選定

我々は、MaNGA調査から選ばれた293のAGNホスト銀河におけるイオン化ガスの運動学を研究した。これらの銀河は、485の非活動銀河のコントロールグループと比較された。各AGNホストは、銀河の形状、質量、距離、および私たちに対する傾きに基づいて二つのコントロール銀河とマッチされている。

AGNとコントロール銀河の赤方偏移は0.013から0.15までで、典型的な星の質量は10^10から10^12太陽質量の範囲だった。

#データ収集の方法

この研究では、イオン化ガスの運動学を研究するために[Oiii]5007の放出線に焦点を当てた。放出線の形状を理解し、速度やフラックスといった重要なパラメータを導出するために、ガウスフィッティングという手法を使用した。

特に、放出線の広がりを探していた。45%のAGNでは、ラインプロファイルにフィットさせるために広い成分が必要であることが分かった。これらの広い成分は流出と同定され、残りのAGNはコントロール銀河よりも広いプロファイルを示し、我々はこれを運動学的に乱れた領域（KDR）と呼んでいる。

#結果

1. ガスの乱れ：我々は平均W値（線幅の指標）と[Oiii]ラインの光度との間に正の関連を見つけ、KDRがAGNによって引き起こされる加熱と乱流の結果であることを示唆した。

2. 乱れの範囲：KDRはセンターから最大24kpcまで拡がる可能性があり、拡張狭線領域（ENLR）と比較して平均57%の比率に達した。

3. 流速とエネルギー：我々はAGNのガス質量流量と運動エネルギーを推定し、これらの値とAGNの光度との相関関係を見つけた。

4. AGNの種類：ほとんどのAGNは低光度であり、これらでもホスト銀河に多くのキロパーセクにわたって影響を与えることができることを観察し、星形成を調節する「メンテナンスモード」のフィードバックを示している。

#詳細な運動学

中央にブラックホールを持つほとんどの銀河では、ガスの動力学は複雑なんだ。ガスはブラックホールの周りを整然と回転することもあれば、AGNによって引き起こされた乱れのために混沌とした運動を示すこともある。AGNの周囲の活発な地域はしばしば非常に変動的で、AGNの明るさに基づいて運動学が大きく変わることがある。

ガスの運動に見られる主な観測可能な影響は、AGNからのエネルギーによって排出されるガスである流出と、ガスが非整然とした方法で動いていることを示す速度散逸の増加に分類できる。

#歴史的意義

AGNの影響を理解することは、長年の研究の焦点となっている。以前の研究では、AGNのフィードバック効果がホスト銀河における星形成を促進または抑制することが確立されている。強力なAGNはガス流出を引き起こすことが知られており、これが銀河における星の構造や形成に変化をもたらすことがある。

MaNGAのような調査からのデータを使用して、この研究は、低光度AGNが運動的プロセスを通じてホスト銀河に大きな影響を与えることを示す詳細な測定を提供することで、既存の研究に追加されている。

#運動学的に乱れた領域（KDR）

KDRは、AGNの周囲で、ガスが銀河の重力ポテンシャルから期待されるものとはかなり異なる運動を示す領域として定義される。

#KDRの定義

我々のサンプルでは、放出線プロファイルの幅を示す非パラメトリックな指標であるW値を使用して、KDRの境界を設定した。コントロールサンプルから得られた平均W値に1標準偏差を加えたしきい値を基準に設定した。

#KDRの範囲に関する発見

1. 平均的な範囲：KDRの平均的な範囲は約4.1kpcで、ENLRは約7.2kpcにまで拡がっていることが分かった。これは、AGNの影響がホスト銀河にかなり遠くまで及ぶことを示している。

2. 光度との相関：AGNが銀河に与える距離は光度が高くなるにつれて増加する傾向があることを観察し、より強力なAGNはより広範な影響を持つことが明らかになった。

3. タイプ1とタイプ2のAGN：タイプ1とタイプ2のAGN間にKDRの範囲において大きな違いは見られず、AGNによる乱れは等方的に広がり、狭いジェットに限定されていないことが示唆された。

#AGNの運動的影響

#質量流量と運動エネルギー

我々は、AGNによって影響を受けたガスの質量流量と運動エネルギーを推定し、二つの主要な方法を用いた：一つは[Oiii]放出線の広い成分に基づく方法、もう一つは全AGNサンプルのWパラメータに基づく方法である。

1. 広い成分の方法：放出線に二つの成分があるAGNについて、広い成分の特性に基づいて質量流量と運動エネルギーを計算した。

2. Wパラメータの方法：Wパラメータを使用することで、AGN放射による乱流や加熱の影響を捉えることができた。

3. 結果の比較：二つの方法は異なる質量流量を示し、W方法が一般的に高い値を示した。これは、Wパラメータが乱流や他の運動の影響を含む、より広範な乱れの範囲を捉えることを示している。

#カップリング効率

我々はAGNの運動エネルギーを計算し、カップリング効率は約0.02%と比較的低いことが分かった。これは、AGN活動がホスト銀河に影響を与えることができるが、星形成を完全に停止させるほどではないかもしれないことを示唆している。しかし、継続的な乱れは銀河の進化に長期的な影響を与え得る。

#結論

この研究では、293のAGNにおけるイオン化ガスの運動学を調査し、485の非活動銀河のコントロールサンプルと比較した。我々の発見は、低光度のAGNでもホスト銀河に大きな影響を与えることができることを強調している。

我々はガスの運動の乱れを測定し、しばしば数キロパーセクにわたって拡がる運動学的に乱れた領域を特定した。この研究は、AGNの挙動やそれがホスト銀河のダイナミクスに役立つ役割を理解するための貴重な洞察を提供している。

AGNの光度と運動学的乱れの関係、および定義されたKDRは、AGNがホスト銀河内のプロセスを調整する重要な役割を果たすことを示唆しており、しばしば「メンテナンスモード」のフィードバックとして説明することができる。

この研究の結果は、AGNの運動的影響を理解することが銀河の進化の全体像を把握し、ブラックホールとそのホスト銀河との関係が宇宙の時間を超えてどのように形成されるかを理解するために重要であることを強調している。