[論文レビュー] Radio-Loud QSOs and Sub-Millimeter Galaxies: Space Distributions

J. V. Wall|ArXiv.org|Jul 24, 2008

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、最初の完全な空間密度解析を通じて、電波強QSO（RQSO）と準ミリ波長銀河（SMG）の両者において、宇宙的ダウンサイズと両者に共通する赤方偏移のカットオフを明らかにした。z ≈ 1–2における空間密度の一致するピークと、z > 3以降の低下は、AGNフィードバックを介したSMGからRQSOへの進化的な連鎖を示唆する強力な間接的証拠を提供する。

ABSTRACT

A picture has emerged connecting QSOs with Sub-Millimetre Galaxies (SMGs) through an evolutionary sequence in which forming galaxies are initially FIR-luminous but X-ray weak, similar to known SMGs. As the black hole and spheroid grow with time, the central QSO becomes powerful enough to terminate star formation and eject much of the fuel supply. The unobscured QSO activity subsequently declines to leave a quiescent spheroidal galaxy. Here I describe parallel investigations of space density, one for a sample of radio-loud QSOs (RQSOs), and a second for SMGs. Each class shows both cosmic down-sizing and a redshift cutoff. The coincidence in apparent epoch of creation is marked; if it does not prove a causal connection, it is at least circumstantial evidence that the foregoing sequence is correct.

研究の動機と目的

• PKS 2.7-GHzサーベイからの完全サンプルを用いて、電波強QSO（RQSO）の空間密度の進化を特定すること。
• GOODS-Nスーパーマップからの完全サンプルを用いて、準ミリ波長銀河（SMG）の空間密度を分析すること。
• 観測されたRQSOとSMGの赤方偏移の進化が、SMGからRQSOへの因果的進化的な連鎖を支持するかを検証すること。
• SMGが二重の輝度依存的進化を示すかを調査し、別個のサブポピュレーションを示唆するかを検討すること。

提案手法

• RQSOに対して「単一ソースサーベイ」手法を適用し、各源に固有のサーベイの検出限界とK補正を割り当て、その輝度-赤方偏移（L–z）検出境界を定義した。
• 従来の $1/V_{\rm max}$ 法に起因するバイアスを回避するため、最大尤度モデリングを用いてRQSOの輝度関数と進化パラメータをフィットした。
• 単一ソースサーベイと最大尤度解析を組み合わせ、L–z平面におけるポアソン分布と、形が $(1+z)^{k + \gamma z}$ であるべきパワー則的輝度関数を仮定し、SMGの空間密度進化を解析した。
• 最急降下法を用いて尤度関数を最小化し、空間密度進化の最良適合パラメータを決定した。
• 事前に中央輝度でサンプルを二分し、二重の進化をテストした。ブートストラップテストにより、二成分モデルの統計的有意性が確認された。
• ブートストラップテストを多項式フィットに適用し、z > 3における空間密度の低下の有意性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波強QSOと準ミリ波長銀河は、宇宙の時間的経過に伴い、類似した空間密度の進化パターンを示すか？
• RQ2 RQSOとSMGの空間密度に、宇宙的ダウンサイズが見られるか。特に、低輝度でピーク活動の時期が低赤方偏移にシフトするか？
• RQ3 RQSOとSMGの両者に、空間密度が顕著に低下する赤方偏移のカットオフがあるか？
• RQ4 SMGの空間密度進化は、単一の集団か、二つの輝度で分離されたサブポピュレーションのどちらによってよりよく説明されるか？
• RQ5 RQSOとSMGの間で、活動ピークの時期と赤方偏移カットオフが一致することは、物理的進化的連鎖の間接的証拠を提供するか？

主な発見

• RQSOの空間密度は、赤方偏移 z ≈ 1–2 で急激に上昇し、z > 3 で顕著に低下する。その低下の有意水準は 0.001 未満である。
• RQSOにおいて宇宙的ダウンサイズが確認された。最大尤度モデリングにより、輝度チャンクに分けた際、輝度が低いほどピーク活動の時期が低赤方偏移にシフトすることが示された。
• SMGサンプルは強い赤方偏移カットオフを示し、z ≈ 3 を超えて空間密度が顕著に低下する。有意水準は < 0.001 であり、RQSOの傾向と一致する。
• SMGの空間密度進化は、二つの輝度で分離されたサブポピュレーションによって最もよく説明される。高輝度成分はより強い進化と急峻な輝度関数勾配を示し、低輝度成分は穏やかな進化を示す。
• ブートストラップテストにより、モデルパラメータ平面で一貫して二重の分布が得られ、SMGの二集団モデルの統計的有意性が確認された。
• RQSOとSMGの両者の空間密度進化は、z ≈ 1.5 で急激に上昇し、z ≈ 3 まで平坦に保たれ、z > 3 で急激に低下する。時間的進行と形状がほぼ同一であるため、共通の進化的起源を示唆する強力な間接的証拠となった。