活動銀河核における星形成の役割

この記事では、銀河の星形成が活動銀河核（AGN）の存在にどのように影響するかを見ていくよ。AGNは銀河の中心にある超大質量ブラックホールの周りにある明るい領域なんだ。近くの宇宙にある特定の銀河群に注目して、彼らの星形成率とAGNの検出との関係を調べたんだ。

#背景

銀河は星を作ることで成長するんだけど、これは冷たいガスの存在に依存しているんだ。超大質量ブラックホール（SMBH）の成長もこのガスに関連している。研究者たちは、銀河とそのSMBHが時間とともにどう一緒に成長しているかを調べてきた。研究によると、AGNの活動はホスト銀河の星形成率（SFR）によって変わることが示されていて、彼らの間に関係があることを示しているよ。

SMBHと銀河成長との関連についての重要な証拠は、近くの銀河のSMBHの質量を測定することから得られている。この研究では、ブラックホールの質量と銀河の中心領域の明るさの関連が特定された。他の研究でも、星形成の歴史とブラックホールが物質を供給される速度の一致が示されている。

AGNとそのホスト銀河を調べると、結果はまちまちなんだ。一部の研究では、AGNを持つ銀河は平均SFRが増加していることがわかったけど、他の研究では、AGNは広い範囲のSFRで存在できることが指摘された。時間とともに銀河集団が変わることで、特に静的（非活動）銀河の増加が見られ、星形成の減少とおそらくAGN活動の減少も示唆されている。

研究者たちは、ブラックホールの供給を説明するモデルを提案している。一つのモデルでは、ブラックホールの成長には二つの異なる方法があることを示唆していて、冷たいガスが豊富な時（「ごちそう」模式）と不足している時（「飢餓」模式）だ。最近の分析では、星形成がブラックホールの成長率に重要な役割を果たしているという証拠が支持されている。

#サンプルとデータ収集

近くの銀河におけるAGNを研究するために、我々は星の質量、SFR、放出線情報を提供する銀河のデータベースに基づいてサンプルを作った。このサンプルには100万以上の銀河が含まれている。さらに、AGNの存在を示すことができるX線放出データも集めた。二つのデータベースの情報を照合することで、過剰なX線を放出している銀河を特定した。

選択方法は、観測されたX線放出と、X線バイナリ星などの他のソースから期待される放出を比較することだった。これにより、X線特性に基づいて銀河をAGNとして分類するのが助けられた。

#星形成銀河と静的銀河の分類

銀河は星形成活動に基づいて主に二つのカテゴリーに分けられる：星形成銀河と静的銀河。星形成銀河は新しい星を作るけど、静的銀河は星形成をやめている。SFRを星形成の主系列に対して測定し、それが時間とともに変わることがあるので、SFRに基づいてサンプルを星形成銀河と静的銀河に分けることができた。

さらに分析を精緻化するために、星形成のレベルに基づいて銀河を5つの特定のグループに分類した。この分類によって、星形成がAGN活動に与える影響を理解するのがもっと良くなった。

#BPT分類とその影響

BPT（バルドウィン–フィリップス–テルレヴィッチ）診断は、異なる放出線の比率を比較して銀河におけるイオン化放射線の源を特定するためのツールだ。私たちはこの方法をサンプルのAGNに適用したよ。しかし、この方法は静的ホスト銀河に対しては信頼性が低いことがわかって、星形成AGNに比べて遥かに少ないAGNを特定した。

この違いは、静的銀河に古い星が存在することが原因で、これがAGN活動からの微弱な放出線を隠してしまうからだ。結果として、多くの静的AGNが見逃されてしまっていて、BPT法がこれらの銀河の弱い活動ブラックホールを特定するのには効果的ではないかもしれない。

#ブラックホールの降着率

AGNはその中心のブラックホールへの物質の降着によってパワーを得ている。これらのブラックホールの成長率を分析するために、特定のブラックホール降着率を調査した。AGNの光度をエディントン光度の推定値と比較することで、どれだけ効率的に物質がブラックホールに引き込まれているかを理解できたんだ。

私たちの発見では、星形成銀河のAGNは一般的に静的銀河に比べて高い降着率を持っていることがわかった。この違いは特に大質量の銀河で顕著だった。これは、星形成がブラックホールの成長の原動力である可能性を示唆している。

#確率分布

私たちはAGN活動が他の要因、例えば星の質量や赤方偏移とどのように変動するかを探求することを目指した。観測バイアスを修正することで、AGN存在の確率分布を確立し、星形成がAGN活動にどのように影響するかを理解するのに役立てた。

私たちの観測の感度は空の異なる地域によって変わり、低輝度のAGNは見逃される可能性があった。これに対処するために、銀河の特性とAGNの可視性に基づいて確率分布を計算した。

#AGNの割合

確率分布を利用して、銀河の特性に基づいてAGNをホストする銀河の割合を計算した。星形成銀河では静的銀河に比べてAGNを見つける可能性がわずかに増加していることがわかった。特に平均SFRを見ると、この増加が目立った。

銀河が進化するにつれて、赤方偏移に伴ってAGNの割合が変わり、時間とともに大きく増加した。星形成銀河は静的銀河に比べてAGNの割合の増加がより顕著だった。これにより、冷たいガスの入手可能性とそれによる星形成がAGN活動を促進する重要な要因であることが示唆される。

#星形成とAGN活動の関連

私たちの分析から、星形成が近くの銀河におけるAGNの分布に影響を与えることが明らかになった。ブラックホールの降着率が高いほど、星形成活動も高い傾向があることを観察した。これは、AGNが繁栄する条件を育む冷たいガスの重要性を強調している。

星形成とAGN活動の間には明確な関連があるにもかかわらず、静的銀河においても相当数のAGNが存在することがわかった。これは、星からの質量損失などの他のメカニズムも、これらのシステムにおけるAGNに燃料を供給する可能性があることを示している。

#結論

要するに、私たちの研究は星形成がAGN活動を制御する重要な役割を果たしていることを示していて、特にブラックホールが物質を降着する割合に影響を与えるんだ。星形成はAGNを見つけるチャンスを高めるし、この関係は様々な銀河タイプにおいても成立している。

しかし、静的銀河におけるAGNの存在は、他のプロセスもAGN活動を維持できることを示している。さらなる研究が必要で、これには星の質量損失や他のガスの供給方法などが含まれるかもしれない。

結局、私たちの発見は銀河とその超大質量ブラックホールが時間とともにどのように進化するかの理解に貢献し、近くの宇宙における星形成とAGN活動の複雑な関係をさらに明らかにするものになっているよ。