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Optical surveys of AGN and their host galaxies

Optische Durchmusterungen von aktiven Galaxienkernen und ihren Muttergalaxien

  • This thesis rests on two large Active Galactic Nuclei (AGNs) surveys. The first survey deals with galaxies that host low-level AGNs (LLAGN) and aims at identifying such galaxies by quantifying their variability. While numerous studies have shown that AGNs can be variable at all wavelengths, the nature of the variability is still not well understood. Studying the properties of LLAGNs may help to understand better galaxy evolution, and how AGNs transit between active and inactive states. In this thesis, we develop a method to extract variability properties of AGNs. Using multi-epoch deep photometric observations, we subtract the contribution of the host galaxy at each epoch to extract variability and estimate AGN accretion rates. This pipeline will be a powerful tool in connection with future deep surveys such as PANSTARS. The second study in this thesis describes a survey of X-ray selected AGN hosts at redshifts z>1.5 and compares them to quiescent galaxies. This survey aims at studying environments, sizes and morphologies ofThis thesis rests on two large Active Galactic Nuclei (AGNs) surveys. The first survey deals with galaxies that host low-level AGNs (LLAGN) and aims at identifying such galaxies by quantifying their variability. While numerous studies have shown that AGNs can be variable at all wavelengths, the nature of the variability is still not well understood. Studying the properties of LLAGNs may help to understand better galaxy evolution, and how AGNs transit between active and inactive states. In this thesis, we develop a method to extract variability properties of AGNs. Using multi-epoch deep photometric observations, we subtract the contribution of the host galaxy at each epoch to extract variability and estimate AGN accretion rates. This pipeline will be a powerful tool in connection with future deep surveys such as PANSTARS. The second study in this thesis describes a survey of X-ray selected AGN hosts at redshifts z>1.5 and compares them to quiescent galaxies. This survey aims at studying environments, sizes and morphologies of star-forming high-redshift AGN hosts in the COSMOS Survey at the epoch of peak AGN activity. Between redshifts 1.5<z<3.8, the COSMOS HST/ACS imaging probes the UV regime, where separating the AGN flux from its host galaxy is very challenging. Nevertheless, we successfully derived the structural properties of 249 AGN hosts using two-dimensional surface-brightness profile fitting with the GALFIT package. This is the largest sample of AGN hosts at redshift z>1.5 to date. We analyzed the evolution of structural parameters of AGN and non-AGN host galaxies with redshift, and compared their disturbance rates to identify the more probable AGN triggering mechanism in the 43.5<log_10 L_X<45 luminosity range. We also conducted mock AGN and quiescent galaxies observations to determine errors and corrections for the derived parameters. We find that the size-absolute magnitude relations of AGN hosts and non-AGN galaxies are very similar, with estimated mean sizes in both samples decreasing by ~50% between redshifts z=1.5 and z=3.5. Morphological classification of both active and quiescent galaxies shows that the majority of the AGN host galaxies are disc-dominated, with disturbance rates that are significantly lower than among the non-AGN galaxies. Such a finding suggests that Major Mergers are probably not responsible for triggering AGN accretion in most of these galaxies. Other secular mechanisms should therefore be responsible.show moreshow less
  • Diese Arbeit basiert auf zwei grossen Durchmusterungen aktiver Galaxienkerne (engl., active galactic nuclei, AGN). Die erste Durchmusterungen hat zum Ziel, Muttergalaxien leuchtschwacher AGNs (sog. low-level AGN oder LLAGN) zu identifizieren und die Variabilität der AGN zu quantifizieren. Während zahlreiche Studien gezeigt haben, dass AGN bei allen Wellenlängen variabel sein können, ist die Natur der Varibilität noch immer nicht verstanden. Das Studium der Eigenschaften von LLAGN trägt zum Verständnis bei, wie sich Galaxien entwickeln und wie AGN zwischen aktiven und inaktiven Zuständen wechseln. In dieser Arbeit entwickeln wir eine Methode, um die Eigenschaften der AGN-Variabilität zu messen. Mittels tiefer, photometrischer Beobachtungen zu mehreren Zeitpunkten subtrahieren wir den Beitrag einer Muttergalaxie, um die AGN-Variabilität zu bestimmen und Akkretionsraten des AGN abzuschätzen. Diese Methode wird im Zusammenhang mit zukünftigen, tiefen Durchmusterungen wie z.B. PANSTARRS ein mächtiges Werkzeug darstellen. Die zweite grosseDiese Arbeit basiert auf zwei grossen Durchmusterungen aktiver Galaxienkerne (engl., active galactic nuclei, AGN). Die erste Durchmusterungen hat zum Ziel, Muttergalaxien leuchtschwacher AGNs (sog. low-level AGN oder LLAGN) zu identifizieren und die Variabilität der AGN zu quantifizieren. Während zahlreiche Studien gezeigt haben, dass AGN bei allen Wellenlängen variabel sein können, ist die Natur der Varibilität noch immer nicht verstanden. Das Studium der Eigenschaften von LLAGN trägt zum Verständnis bei, wie sich Galaxien entwickeln und wie AGN zwischen aktiven und inaktiven Zuständen wechseln. In dieser Arbeit entwickeln wir eine Methode, um die Eigenschaften der AGN-Variabilität zu messen. Mittels tiefer, photometrischer Beobachtungen zu mehreren Zeitpunkten subtrahieren wir den Beitrag einer Muttergalaxie, um die AGN-Variabilität zu bestimmen und Akkretionsraten des AGN abzuschätzen. Diese Methode wird im Zusammenhang mit zukünftigen, tiefen Durchmusterungen wie z.B. PANSTARRS ein mächtiges Werkzeug darstellen. Die zweite grosse Durchmusterung behandelt nach ihrer Roentgen-Helligkeit ausgewählte AGN-Muttergalaxien mit einer Rotverschiebung von z > 1.5, um sie mit inaktiven Galaxien zu vergleichen. Ziel ist, bei sternbildenden, hochrotverschobenen AGN-Muttergalaxien aus der COSMOS-Durchmusterung die Umgebung, Grösse und Morphologie zum Zeitpunkt der stärksten AGN Aktivität zu studieren. Die COSMOS-HST/ACS-Photometrie untersucht den ultravioletten Spektralbereich von Muttergalaxien bei einer Rotverschiebung von 1.5 < z < 3.8, wo es sehr schwierig ist, den Flussbeitrag des AGN von dem der Muttergalaxie zu trennen. Dennoch gelang es uns, mittels zweidimensionaler Modellierung der Flächenhelligkeitprofile Struktureigenschaften für 249 AGN-Muttergalaxien aus der COSMOS-Durchmusterung abzuleiten. Dies ist für AGN-Muttergalaxien mit einer Rotverschiebung z > 1.5 die bislang grösste Stichprobe. Wir haben die Entwicklung der Strukturparameter mit der Rotverschiebung von AGN-Muttergalaxien und Galaxien ohne aktiven Kern analysiert und die Häufigkeit morphologischer Besonderheiten bei diesen beiden Gruppen miteinander verglichen, um die wahrscheinlichste Ursache für AGN-Aktivität für Galaxien im Roentgen-Leuchtkraft-Bereich von 43.5<log_10 L_X<45 zu bestimmen. Um Fehler und Korrekturfaktoren für die bestimmten Parameter zu erhalten, wurden simulierte AGN-Muttergalaxien und inaktive Galaxien untersucht. Als Ergebnis finden wir, dass AGN-Muttergalaxien und Galaxien ohne aktiven Kern eine sehr ähnliche Relation von Galaxiengrösse zu absoluter Helligkeit aufweisen, wobei die abgeschätzte, mittlere Grösse zwischen Rotverschiebungen von z=1.5 und z=3.5 in beiden untersuchten Gruppen um ~50% abnimmt. Die morphologische Klassifikation sowohl aktiver als auch inaktiver Galaxien zeigt, dass die Mehrheit der AGN-Muttergalaxien scheibendominiert ist und signifikant weniger morphologische Anomalien aufweist als inaktive Galaxien. Dieses Resultat weist darauf hin, dass in den meisten AGN-Muttergalaxien sog., Major Mergers, also die Verschmelzung zweier etwa gleich grosser Galaxien, wahrscheinlich nicht Akkretion auf den AGN auslösen, sondern stattdessen andere, sekuläre Mechanismen dafür verantwortlich sind.show moreshow less

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Metadaten
Author:Daria DubinovskaGND
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus-64739
Advisor:Lutz Wisotzki
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2013
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2013/03/14
Release Date:2013/03/18
Tag:Aktiven Galaxienkerne; Durchmusterung; Muttergalaxien
AGN; host galaxies; survey
RVK - Regensburg Classification:US 3420
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik und Astronomie
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Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 52 Astronomie / 520 Astronomie und zugeordnete Wissenschaften
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