高红移星系中心黑洞增长和宿主星系性质的相关关系研究

Studying the co-evolution of supermassive black hole (SMBH) and host galaxies is one of the most outstanding topics in astrophysics. Since both SMBH growth and cosmic star-formation rate peak at z=2, it is very important to study the relation between SMBH growth and host galaxy at high redshift to understand this co-evolution. In this project, we will combine deep X-ray data in the Chandra deep fields and the latest near-infrared data from Hubble Space Telescope to construct a relatively large X-ray AGN sample at 0.5<z<2.5, and study their relationships with host galaxies. We focus on the dependence of AGN properties on host galaxy color and structure. By comparing the fraction of AGNs in different hosts, and their properties, we can place observational constraints on the fueling mechanism of SMBHs,as well as how AGN affect galaxy evolution.

研究星系中心超大质量黑洞和宿主星系的共同演化是当前天体物理最前沿的课题之一。而黑洞增长和宇宙恒星形成密度均在红移2左右达到峰值,因此研究高红移黑洞增长和宿主星系的关系对于揭示共同演化背后的物理规律有着重要意义。本项研究将结合最新的Chandra深场（CDF-S和CDF-N）的X射线数据及Hubble空间望远镜的近红外数据，对一个数目较大的红移在0.5<z<2.5的X-ray AGN样本及宿主星系进行研究。我们主要着重于研究AGN和宿主星系的本征颜色（经红化改正）以及结构的关系。通过研究比较不同本征颜色、不同形态星系中AGN的比例，以及不同类型宿主星系中AGN性质的差别，我们试图从观测角度上对触发黑洞增长的物理机制和AGN对星系演化的反馈作用提出限制。

星系中心超大质量黑洞和宿主星系如何共同演化是当前天体物理最前沿的研究课题之 一。而超大质量黑洞增长和星系恒星形成密度均在红移2左右达到峰值,因此研究高红移超大质量黑洞活动（活动星系核，AGN）和宿主星系的关系对于揭示其共同演化背后的物理规律有着重要意义。我们本课题的主要研究内容是对红移0.5<z<2.5范围内AGN活动跟星系的本征颜色（经消光改正后）的关系进行了全面、系统的研究：包括不同颜色星系中AGN的比例，其随红移的演化，以及其黑洞吸积率的分布（或者增长模式），同时我们也探索了AGN活动跟星系环境（特别是星系团环境）的关系。这些研究已基本告一段落并取得了丰硕的成果，包括发表一作SCI论文三篇（2篇发表在ApJ,1篇发表在A&A），另有一篇合作文章发表在A&A。..该课题的主要研究成果是第一次系统的量化分析了高红移（0.5<z<2.5) AGN在不同颜色星系中的比例，及其增长模式和随红移演化的规律。尤其是我们发现高红移红星系中有相对较高（~25%）的AGN，如此活跃的AGN活动对如何保持他们的宁静状态这一关键问题提供了一种新的解释。另外我们第一次得到了高红移不同颜色星系中AGN吸积率（延伸到1/1000 爱丁顿极限）的分布，这使得我们可以预测AGN巡天的结果和限制理论模型。最后，基于我们发现的宇宙中已知最早形成的星系团（z=2.5），我们进一步发现在这种致密的星系团环境下，具有AGN活动和星暴活动的星系比例远高于场星系。这一发现揭示星系团星系的超大质量黑洞和恒星质量的增长均被加速。