[論文レビュー] WISE data as a photometric redshift indicator for radio AGN

Marcin Glowacki, J. R. Allison+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2017

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、LARGESS分光的サンプルをトレーニングセットとして用い、WISEミッドインフラレッド光度測定に基づく方法を提案し、電波AGNの光度赤方偏移を推定する。この方法では、LIERG、HERG、QSOタイプに分類し、赤方偏移確率分布を生成する。この手法は、銀河ではz ~ 1まで、QSOではz ~ 3–4まで分光的赤方偏移と良好な一致を示し、将来の大面積電波調査で利用可能な公開手法である。

ABSTRACT

We show that mid-infrared data from the all-sky WISE survey can be used as a robust photometric redshift indicator for powerful radio AGN, in the absence of other spectroscopic or multi-band photometric information. Our work is motivated by a desire to extend the well-known K-z relation for radio galaxies to the wavelength range covered by the all-sky WISE mid-infrared survey. Using the LARGESS radio spectroscopic sample as a training set, and the mid-infrared colour information to classify radio sources, we generate a set of redshift probability distributions for the hosts of high-excitation and low-excitation radio AGN. We test the method using spectroscopic data from several other radio AGN studies, and find good agreement between our WISE-based redshift estimates and published spectroscopic redshifts out to z ~ 1 for galaxies and z ~ 3-4 for radio-loud QSOs. Our chosen method is also compared against other classification methods and found to perform reliably. This technique is likely to be particularly useful in the analysis of upcoming large-area radio surveys with SKA pathfinder telescopes, and our code is publicly available. As a consistency check, we show that our WISE-based redshift estimates for sources in the 843 MHz SUMSS survey reproduce the redshift distribution seen in the CENSORS study up to z ~ 2. We also discuss two specific applications of our technique for current and upcoming radio surveys; an interpretation of large scale HI absorption surveys, and a determination of whether low-frequency peaked spectrum sources lie at high redshift.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移電波AGNのK-z関係をWISEミッドインフラレッド帯に拡張すること。
• 特に南天の領域において光学分光観測が欠落している電波AGNの光度赤方偏移推定を可能にすること。
• WISE光度測定と源の分類のみを用いて、強固で公開可能な赤方偏移推定手法を開発すること。
• 本手法の信頼性を独立した分光的サンプルおよびSUMSSやCENSORSのような既存の調査と比較して検証すること。
• WISEクロスマッチを用いた低周波数ピークスペクトルを持つ電波源の赤方偏移分布を評価すること。

提案手法

• 本手法は、LARGESS電波分光的サンプルをトレーニングセットとして用い、WISEミッドインフラレッド色に基づいて電波AGNをLIERG、HERG、QSOタイプに分類する。
• WISEのW1–W4マグニチュードと経験的色-赤方偏移関係を用いて、各源タイプに赤方偏移確率分布を割り当てる。
• アルゴリズムは、源タイプ分類とWISE光度測定を組み合わせることで、赤方偏移の確率密度関数（PDF）を生成する。
• 本手法は、独立した分光的サンプルを用いて検証され、CENSORS調査の既知の赤方偏移分布と比較された。
• 別個の解析では、Callinghamら（2017）の85個の低周波数ピークスペクトル電波源に本手法を適用し、2.5–10角秒以内のWISEクロスマッチを用いた。
• コードはPythonで実装され、将来の大面積電波調査で利用可能なGitHubで公開された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学分光観測が欠落している状況下でも、WISEミッドインフラレッド光度測定が電波AGNの光度赤方偏移を信頼性高く推定できるか？
• RQ2 本手法は、SUMSSやCENSORSのような調査で既知の赤方偏移分布をどの程度再現できるか？
• RQ3 NVSS/SUMSS調査で同定された低周波数ピークスペクトル電波源は、高赤方偏移（z > 2）に存在する可能性が高いか？
• RQ4 HERGおよびQSO集団において、WISEベースの赤方偏移推定値と分光的赤方偏移値の一致度はどの程度か？
• RQ5 SUMSSのような大面積調査における電波源のうち、何パーセントが本手法を用いてH i吸収調査の有効な標的とできるか？

主な発見

• WISEベースの手法は、銀河ではz ~ 1まで、QSOではz ~ 3–4まで分光的赤方偏移と良好な一致を示した。
• 本手法が生成した赤方偏移確率分布は、SUMSSサンプルにおいてz ~ 2までCENSORS調査で観測された赤方偏移分布と整合的であった。
• SUMSSで良好なWISE測定が得られた電波源の46％が、FLASHのようなH i吸収調査に適した標的と予測された。
• 85個の低周波数ピークスペクトル源のうち、39個のWISEクロスマッチ（上限値を含む）のうち14個が、z > 2に存在する確率が10％以上を示した。
• 85個の源のうち9個のみが高品質なWISEデータを有していたが、そのうち2個がz > 2に存在する確率が10％以上を示し、高赤方偏移起源の仮説を支持した。
• WISEクロスマッチが得られなかった、または低品質なマグニチュードを有する大多数の源は、WISEで暗いと予想され、したがって高赤方偏移（z > 2）に存在すると考えられる。これは、赤外線にきわめて弱い電波源モデルと整合的である。