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AGNs de Rádio-Excesso e Evolução das Galáxias

Este estudo investiga o papel dos AGNs com excesso de rádio na evolução das galáxias.

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Índice

Os Núcleos Galácticos Ativos (AGNs) têm um papel crucial em como as galáxias crescem e mudam ao longo do tempo. Eles liberam energia de várias formas e podem ser vistos em diferentes tipos de luz, desde o visível até ondas de rádio. Esse estudo foca especificamente em AGNs com excesso de rádio, que são aqueles que emitem mais ondas de rádio do que o esperado com base em suas outras emissões. Entender como esses AGNs interagem com suas galáxias anfitriãs, especialmente em galáxias quietas (inativas) e em formação de estrelas, pode oferecer insights sobre a evolução cósmica.

Dados e Amostras

Para mergulhar nesse tema, os pesquisadores reuniram dados em três pesquisas significativas: GOODS-N, GOODS-S e COSMOS. Essas pesquisas incluíram uma variedade de galáxias, com um total de mais de 500.000 galáxias. Nessa seleção extensa, 1.162 AGNs com excesso de rádio foram identificados com base em seus padrões de radiação.

Por que estudar AGNs com excesso de rádio?

AGNs com excesso de rádio são interessantes porque ajudam a revelar como buracos negros interagem com suas galáxias. Tradicionalmente, a maioria dos estudos focava em AGNs poderosos, mas essa pesquisa expande a visão para incluir fontes mais fracas. Analisando as emissões de rádio, os pesquisadores podem entender melhor os diferentes tipos de galáxias e seus comportamentos ao longo do tempo.

O papel das pesquisas

As pesquisas mencionadas forneceram observações profundas e amplas, que são cruciais para identificar fontes de rádio fracas. Os dados foram combinados a partir de diferentes comprimentos de onda para garantir uma compreensão completa das propriedades das galáxias. Essa combinação permitiu que os pesquisadores analisassem como os AGNs estão distribuídos entre galáxias em formação de estrelas e quietas.

Metodologia

Identificando AGNs com Excesso de Rádio

Para determinar quais AGNs estavam em excesso de emissões de rádio, os pesquisadores usaram a correlação infravermelha-rádio, que sugere que as emissões de IR estão ligadas às emissões de rádio devido a atividades de formação de estrelas. Se as emissões de rádio de um objeto eram significativamente mais altas do que o esperado com base nessa correlação, ele era classificado como um AGN com excesso de rádio.

Estudando Tipos de Galáxias

Os pesquisadores classificaram as galáxias em duas categorias principais: galáxias em formação de estrelas (SFGs) e Galáxias Quiescentes (QGs). As SFGs estão ativamente formando novas estrelas, enquanto as QGs são mais estáveis e não estão formando estrelas em taxas significativas. Essa classificação foi essencial para entender os diferentes ambientes onde os AGNs existem.

Evolução Cósmica dos AGNs de Rádio

Funções de Luminosidade de Rádio (RLFs)

O estudo construiu funções de luminosidade de rádio para entender como o número de AGNs com excesso de rádio muda com a distância (redshift). Eles descobriram que essas funções podem descrever a evolução cósmica mostrando que um redshift mais alto se correlaciona com luminosidades mais altas para esses AGNs.

Luminosidade de Cruzamento

Os pesquisadores também derivaram uma luminosidade de cruzamento, acima da qual os AGNs são mais numerosos que as galáxias em formação de estrelas. Eles descobriram que esse cruzamento aumentou ao longo do tempo, ou seja, AGNs mais poderosos se tornaram mais prevalentes no universo mais antigo.

Resultados e Descobertas

Localização nas Galáxias

As descobertas mostraram que os AGNs com excesso de rádio tendem a residir em galáxias mais massivas, especialmente nas quiescentes. Essa preferência indica uma tendência onde galáxias mais massivas suportam o crescimento de AGNs mais poderosos.

Evolução dos AGNs

Conforme o tempo cósmico avança, a fração de AGNs com excesso de rádio tanto em SFGs quanto em QGs aumenta, com as SFGs mostrando um aumento mais rápido. Isso sugere que, à medida que as galáxias evoluem, a capacidade delas de abrigar AGNs muda significativamente.

Influências Ambientais

A pesquisa destacou que o ambiente em torno de uma galáxia, como densidade e massa, impacta significativamente a atividade do AGN. Os resultados indicaram que galáxias quiescentes tendem a abrigar AGNs com emissões de rádio e massas estelares maiores em comparação com galáxias em formação de estrelas.

Implicações do Estudo

Essa pesquisa oferece novos insights sobre como buracos negros e galáxias interagem. Sugere que, enquanto condições de formação de estrelas permitem que os buracos negros regulem seu crescimento, galáxias quiescentes podem ter mecanismos diferentes que influenciam a atividade do AGN. Os resultados defendem estudos contínuos sobre os mecanismos de feedback entre AGNs e suas galáxias anfitriãs.

Conclusão

No geral, o estudo dos AGNs com excesso de rádio fornece uma perspectiva valiosa sobre o universo dinâmico e as relações entre buracos negros e galáxias. À medida que novas tecnologias se tornam disponíveis, pesquisas futuras vão aprimorar a compreensão desses fenômenos cósmicos e suas implicações para a evolução das galáxias.

Agradecimentos

A pesquisa foi apoiada por várias instituições acadêmicas e bolsas destinadas a avançar a compreensão dos fenômenos cósmicos e seu impacto na formação e evolução das galáxias.

Fonte original

Título: Cosmic evolution of radio-excess AGNs in quiescent and star-forming galaxies across $0 < z < 4$

Resumo: Recent deep and wide radio surveys extend the studies for radio-excess active galactic nuclei (radio-AGNs) to lower luminosities and higher redshifts, providing new insights into the abundance and physical origin of radio-AGNs. Here we focus on the cosmic evolution, physical properties and AGN-host galaxy connections of radio-AGNs selected from a sample of ~ 500,000 galaxies at 0 < z < 4 in GOODS-N, GOODS-S, and COSMOS fields. Combining deep radio data with multi-band, de-blended far-infrared (FIR) and sub-millimeter data, we identify 1162 radio-AGNs through radio excess relative to the FIR-radio relation. We study the cosmic evolution of 1.4 GHz radio luminosity functions (RLFs) for star-forming galaxies (SFGs) and radio-AGNs, which are well described by a pure luminosity evolution of $L_*\propto (1+z)^{-0.31z+3.41}$ and a pure density evolution of $\Phi_*\propto (1+z)^{-0.80z+2.88}$, respectively. We derive the turnover luminosity above which the number density of radio-AGNs surpasses that of SFGs. This crossover luminosity increases as increasing redshift, from $10^{22.9}$ W Hz$^{-1}$ at z ~ 0 to $10^{25.2}$ W Hz$^{-1}$ at z ~ 4. At full redshift range (0 < z < 4), we further derive the probability ($p_{radio}$) of SFGs and quiescent galaxies (QGs) hosting a radio-AGN as a function of stellar mass ($M_*$), radio luminosity ($L_R$), and redshift (z), which yields $p_{radio}\propto (1+z)^{3.54}M_*^{1.02}L_R^{-0.90}$ for SFGs, and $p_{radio}\propto (1+z)^{2.38}M_*^{1.39}L_R^{-0.60}$ for QGs, respectively. It indicates that radio-AGNs in QGs prefer to reside in more massive galaxies with larger $L_R$ than those in SFGs, and radio-AGN fraction increases towards higher redshift in both SFGs and QGs with a more rapid increase in SFGs. Further, we find that the radio-AGN fraction depends on accretion states of BHs and redshift in SFGs, while in QGs it also depends on BH (or galaxy) mass.

Autores: Yijun Wang, Tao Wang, Daizhong Liu, Mark T. Sargent, Fangyou Gao, David M. Alexander, Wiphu Rujopakarn, Luwenjia Zhou, Emanuele Daddi, Ke Xu, Kotaro Kohno, Shuowen Jin

Última atualização: 2024-02-18 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2401.04924

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2401.04924

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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