[論文レビュー] Broadband spectral energy distributions of SDSS-selected quasars and of their host galaxies: intense activity at the edge of the quenching

F. Bianchini, Giulio Fabbian+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 18, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、赤方偏移 1 ≤ z ≤ 5 の範囲で、近紫外から準赤外にわたり、SDSSクェーサーの広帯域スペクトルエネルギー分布（SED）を再構築した。ハーシェル、アカリ、プランクのデータを統合・積算することで、多波長の光度測定を統合した。中赤外域の過剰な放射と準赤外域のピークを明らかにし、AGNの放射度と星形成率の推定を改善した。また、準赤外域での検出は、AGN駆動の星形成抑制が進行中である証拠であると特定した。

ABSTRACT

We present a multiwavelength reconstruction, from the near-ultraviolet (near-UV) to the far-infrared (far-IR), of the mean spectral energy distribution (SED) of optically selected quasars (QSOs) from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) over the redshift range $1 \le z \le 5$. We achieve this goal by combining photometric information from SDSS, UKIDSS, and WISE surveys as well as complementing with a stacking analysis of Herschel, AKARI, and Planck maps at the location of the QSOs. The near-UV and optical parts of the reconstructed mean rest-frame SED are similar to those found in other studies. However, the SED shows an excess at 1-2 $\mu$m (when compared to the aforementioned SEDs normalized in the near-UV) and a prominent bump around 4-6 $\mu$m, followed by a decrease out to $\sim 20 \,\mu$m and a subsequent far-IR bump. We perform SED fitting to the composite SEDs in order to estimate the average active galactic nuclei (AGN) luminosity $L_{ m AGN}$ and star formation rate (SFR) as function of cosmic time, finding typical $L_{ m AGN} \sim 10^{46} - 10^{47}$ erg/s and SFR $\sim 50 - 1000\, M_{\odot}/$yr. We develop mid-IR based criteria to split the QSO sample, finding that these allow us to move along the average relationship in the $L_{ m AGN}-$SFR plane toward increasing luminosities. We also find the detection in the far-IR band to be an effective criterion to select objects where the star formation is on the verge of being quenched by AGN activity.

研究の動機と目的

• 宇宙の時間にわたって、近紫外から準赤外にわたる、SDSS選択クェーサーの包括的で多波長のスペクトルエネルギー分布（SED）を構築すること。
• SEDフィッティングを用いて、赤方偏移の関数として平均的な活動銀河核（AGN）放射度と星形成率（SFR）を決定すること。
• L_AGN–SFR平面上での位置に基づき、クェーサーを分類するための中赤外域に基づく基準を開発すること。
• AGNフィードバックによる星形成の抑制を示す診断指標として、準赤外域の放射を特定すること。

提案手法

• SDSS、UKIDSS、WISEの測光データを組み合わせ、rest-frameの近紫外から近赤外までの波長範囲をカバーすること。
• クェーサーの位置でハーシェル、アカリ、プランクのマップを積算解析することで、弱い準赤外域放射を回復すること。
• 赤方偏移のチャンクごとに測光データを合成して合成SEDを構築し、平均エネルギー分布を導出すること。
• 合成SEDにSEDフィッティング技術を適用し、異なる赤方偏移における平均L_AGNとSFRを推定すること。
• 中赤外域バンドの相対的フラックスレベルに基づき、L_AGN–SFRシーケンスに沿ったクェーサーの分類に用いる中赤外域の診断基準を開発すること。
• 星形成がAGN活動によって抑制されている状態のシステムを特定するため、準赤外域での検出をセレクション基準として用いること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移 1 ≤ z ≤ 5 の範囲で、SDSSクェーサーの広帯域スペクトルエネルギー分布（SED）は、近紫外から準赤外にわたってどのように変化するか？
• RQ2 これらのクェーサーにおいて、平均的なAGN放射度と星形成率は、宇宙の時間とともにどのように変化するか？
• RQ3 中赤外域の測光は、L_AGN–SFR関係に沿ったクェーサーを効果的に分離できるか？
• RQ4 準赤外域の放射は、AGN駆動の星形成抑制が進行中であることを信頼性高く示す指標となるか？

主な発見

• 再構築されたSEDは、1–2 µmで顕著な過剰放射と、4–6 µmで明確なピークを示し、その後20 µm程度まで低下し、準赤外域にピークを示す。
• 研究範囲の赤方偏移において、平均的なAGN放射度L_AGNは 10^46 – 10^47 erg/s の範囲に位置している。
• クェーサーの宿主銀河における平均星形成率（SFR）は、50～1000 M☉/yr の範囲にあり、活発な星形成が継続していることを示している。
• 中赤外域に基づく基準により、L_AGN–SFR平面上でのクェーサーの分離が成功しており、より高いAGN放射度を持つシステムの選別が可能になった。
• 準赤外域での検出は、AGNフィードバックによって星形成が抑制の直前にあるシステムと強く関連している。
• 準赤外域の放射成分は、抑制段階を特定する上で不可欠であり、AGN活動と宿主銀河の星形成抑制との直接的な関連を示唆している。