Der Einfluss von AGN-Strahlung auf die Entwicklung von Galaxien und deren circumgalaktisches Medium

• Antragstellerin: Dr. Aura Obreja
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443044596

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Aktive galaktische Kerne (AGNs) sind starke Strahlungsquellen, die die Struktur der Gasphase um Galaxien über große Entfernungen verändern können. In Simulationen werden ihre Auswirkungen in der Regel entweder als thermische Energie- und/oder Impulsübertragung auf das umgebende Gas modelliert, was zu einer sogenannten thermischen und/oder kinetischen AGN-Rückkopplung führt. Massive Galaxien, die ohne AGN-Rückkopplung simuliert werden, haben bei niedrigen Rotverschiebungen zu viele Sterne für ihre dynamische Masse, was nicht mit den Beobachtungen übereinstimmt. Während diese Implementierungen zu ähnlichen statistischen Eigenschaften der Galaxien führen, ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften des zirkumgalaktischen Mediums (CGM), einer schwer zu messenden mehrphasigen Gaskomponente, die die Haloregionen der dunklen Materie um Galaxien durchdringt. Dieses Projekt hat gezeigt, dass die Berücksichtigung des direkten Photoionisationseffekts von AGNs auf das Gas, auch bekannt als elektromagnetische Rückkopplung von AGNs, die katastrophale Abkühlung des CGM in simulierten Quasar-Wirtshalos aufhalten kann, wobei der Anteil des aus dieser Phase entfernten Gases eine starke Funktion des Öffnungswinkels des Ionisationskegels ist. Darüber hinaus können die CGM-Linienemissionen und der Bedeckungsgrad der optisch dicken Absorber in Simulationen mit hoher Rotverschiebung für bestimmte Kombinationen von Masse des supermassiven Schwarzen Lochs, Akkretionsrate und Öffnungswinkel des Ionisationskegels in Übereinstimmung mit Beobachtungen gebracht werden. Die elektromagnetische Rückkopplung von AGN bietet eine natürlichere Art der Kopplung von supermassereichen Schwarzen Löchern mit ihrer Umgebung in Simulationen als die weit verbreitete isotrope thermische Rückkopplung. Wichtig ist, dass dieses Projekt den Nachweis erbrachte, wie CGM-Beobachtungen genutzt werden können, um Rückschlüsse auf die Eigenschaften des zentralen AGN-Motors zu ziehen. Dieses Projekt leistete auch einen bedeutenden Beitrag zu dem Ziel, den CGM-Haushalt in Quasar-Galaxien bei hoher Rotverschiebung zu messen und die CGM-Emissionslinien Lyα, die manchmal um Quasare herum beobachtet werden, mit der größeren Mpc-Umgebung massereicher Galaxien in Verbindung zu bringen. Insbesondere haben wir herausgefunden, dass die Orientierungen der Lyα-Emissionsnebel auf Skalen von mehreren 10 kpc ungefähr entlang der projizierten Längsachse der sie umgebenden Galaxienverteilungen auf Mpc-Skalen liegen, wie sie mit Submillimeter-Beobachtungen verfolgt wurden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• A first estimate of the Milky Way dark matter halo spin. Astronomy & Astrophysics, 657, A15.
  Obreja, Aura; Buck, Tobias & Macciò, Andrea V.
  
• The challenge of simultaneously matching the observed diversity of chemical abundance patterns in cosmological hydrodynamical simulations. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 508(3), 3365-3387.
  Buck, Tobias; Rybizki, Jan; Buder, Sven; Obreja, Aura; Macciò, Andrea V.; Pfrommer, Christoph; Steinmetz, Matthias & Ness, Melissa
  
• A Multiwavelength Study of ELAN Environments (AMUSE2). Mass Budget, Satellites Spin Alignment, and Gas Infall in a Massive z ∼ 3 Quasar Host Halo. The Astrophysical Journal, 930(1), 72.
  Arrigoni, Battaia Fabrizio; Chen, Chian-Chou; Liu, Hau-Yu Baobab; De Breuck, Carlos; Galametz, Maud; Fumagalli, Michele; Yang, Yujin; Zanella, Anita; Man, Allison; Obreja, Aura; Prochaska, J. Xavier; Bañados, Eduardo; Hennawi, Joseph F.; Farina, Emanuele P.; Zwaan, Martin A.; Decarli, Roberto & Lusso, Elisabeta
  
• Bulges in cosmological simulations, Inward bound: bulges from high redshifts to the Milky Way. Online Workshop 2-6 May, 2022
  A. Obreja
  
• Milky Way-like galaxies: stellar population properties of dynamically defined discs, bulges and stellar haloes. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 516(1), 197-215.
  Ortega-Martinez, Sara; Obreja, Aura; Dominguez-Tenreiro, Rosa; Pedrosa, Susana E.; Rosas-Guevara, Yetli & Tissera, Patricia B.
  
• AGN radiation imprints on the circumgalactic medium of massive galaxies. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 527(3), 8078-8102.
  Obreja, Aura; Arrigoni, Battaia Fabrizio; Macciò, Andrea V. & Buck, Tobias
  
• Circumgalactic Lyα emission around submillimeter-bright galaxies with different quasar contributions. Astronomy & Astrophysics, 679, A41.
  González, Lobos Vale; Arrigoni, Battaia Fabrizio; Chang, Seok-Jun; Gronke, Max; Kauffmann, Guinevere; Chen, Chian-Chou; Fu, Hai; Obreja, Aura & Farina, Emanuele P.
  
• JCMT/SCUBA-2 uncovers an excess of 850 μm counts on megaparsec scales around high-redshift quasars. Astronomy & Astrophysics, 676, A51.
  Arrigoni, Battaia F.; Obreja, A.; Chen, C.-C.; Nowotka, M.; Fumagalli, M.; Prochaska, J. X.; Yang, Y.; Cai, Z.; Muñoz-Elgueta, N. & Fossati, M.
  
• The impact of early massive mergers on the chemical evolution of Milky Way-like galaxies: insights from NIHAO-UHD simulations. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 523(1), 1565-1576.
  Buck, Tobias; Obreja, Aura; Ratcliffe, Bridget; Lu, Yuxi(Lucy); Minchev, Ivan & Macciò, Andrea V.
  
• The Luminosity–Area Relation of z > 2 Quasars’ Lyα Nebulae. The Astrophysical Journal Letters, 952(1), L24.
  Arrigoni, Battaia Fabrizio; Obreja, Aura; Costa, Tiago; Farina, Emanuele P. & Cai, Zheng
  
• VizieR Online Data Catalog: SCUBA-2 obs of high-z quasars (Arrigoni Battaia+, 2023), 2023yCat..36760051A
  F. Arrigoni Battaia, A. Obreja, C. C. Chen, M. Nowotka, M. Fumagalli, J. X. Prochaska, Y. Yang, Z. Cai, N. Mu˜oz-Elgueta & M. Fossati