[논문 리뷰] Radio-Loud QSOs and Sub-Millimeter Galaxies: Space Distributions

J. V. Wall|ArXiv.org|2008. 07. 24.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 라디오-강한 QSOs(RQSOs)와 밀리미터파 은하(SMGs)의 최초로 완전한 공간 밀도 분석을 제시하며, 양 종족 모두에 대해 宇宙적 다운사이징과 적색편이 절단을 드러낸다. z ≈ 1–2에서의 일치하는 공간 밀도 피크와 z > 3를 초과해 감소하는 경향은 SMGs가 활성 은하핵 피드백을 통해 RQSOs로 이어지는 진화적 연속성에 대한 강력한 간접 증거를 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• PKS 2.7-GHz 조사에서 유래한 완전한 샘플을 사용하여 라디오-강한 QSOs(RQSOs)의 공간 밀도 진화를 규명하는 것.
• GOODS-N 슈퍼맵에서 유래한 완전한 샘플을 사용하여 밀리미터파 은하(SMGs)의 공간 밀도를 분석하는 것.
• 관측된 RQSOs와 SMGs의 적색편이 진화가 SMGs에서 RQSOs로 이어지는 인과적 진화 연속성에 부합하는지 테스트하는 것.
• SMGs가 이중성 빛나는 진화를 보이며, 서로 다른 하위집단을 시사하는지 조사하는 것.

제안 방법

• RQSOs에 대해 '단일원천 조사' 기법을 적용하여 각 천체에 고유한 조사 감도 한계와 K보정을 할당하여 빛나는-적색편이(L–z) 탐지 경계를 정의하는 것.
• 전통적인 $1/V_{\rm max}$ 방법의 편향을 피하기 위해 최대우도 모델링을 사용하여 RQSOs의 빛나는 함수와 진화 파rameter를 피팅하는 것.
• 단일원천 조사와 최대우도 분석을 결합하여 SMGs를 분석하며, L–z 평면에서 포isson 분포를 가정하고 적색편이 진화 형태 $(1+z)^{k + \gamma z}$를 갖는 등급함수를 사용하는 것.
• 우도 함수를 최소화하기 위해 가장 급격한 경향을 사용하여 공간 밀도 진화의 최적 피팅 파rameter를 결정하는 것.
• 사전에 중위 빛나는 정도에서 SMG 샘플을 나누어 이중성 진화를 테스트하며, 부트스트랩 테스트를 통해 이중성 모델의 통계적 유의성을 확인하는 것.
• 빛나는 함수에 대한 다항식 피팅에 대해 부트스트랩 테스트를 수행하여 z > 3에서 공간 밀도 감소의 유의성을 평가하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 라디오-강한 QSOs와 밀리미터파 은하는 우주 시간에 따라 유사한 공간 밀도 진화 패턴을 보이는가?
• RQ2 RQSOs와 SMGs의 공간 밀도에서 우주적 다운사이징가 확인되는가? 즉, 빛나는 정도가 낮을수록 주요 활동의 피크 시점이 낮은 적색편이로 이동하는가?
• RQ3 RQSOs와 SMGs 모두에서 공간 밀도가 유의미하게 감소하는 적색편이 절단점이 존재하는가?
• RQ4 관측된 SMGs의 공간 밀도 진화는 단일 집단이 아닌 두 개의 빛나는 정도로 분리된 하위집단에 의해 더 잘 설명되는가?
• RQ5 RQSOs와 SMGs 간의 활동 피크 시점과 적색편이 절단점의 일치는 물리적 진화 연속성에 대한 강력한 간접 증거를 제공하는가?

주요 결과

• RQSOs의 공간 밀도는 적색편이 z ≈ 1–2에서 급격히 증가하여 피크에 도달하고, z > 3를 초과해 유의미하게 감소하며, 감소의 유의수준은 0.001 이하이다.
• RQSOs에서 우주적 다운사이징이 확인된다: 빛나는 정도가 낮아질수록 주요 활동의 피크 시점이 낮은 적색편이로 이동하며, 빛나는 범위에 따라 최대우도 모델링을 통해 이를 입증하였다.
• SMG 샘플은 강력한 적색편이 절단을 보이며, z ≈ 3를 초과해 공간 밀도가 유의미하게 감소하며, 이는 0.001 이하의 유의수준에서 RQSO 경향과 일치한다.
• SMG의 공간 밀도 진화는 두 개의 빛나는 정도로 분리된 하위집단에 의해 가장 잘 설명된다: 고빛나는 성분은 더 강한 진화와 더 급격한 빛나는 함수 기울기를 보이며, 저빛나는 성분은 덜 강한 진화를 보인다.
• 부트스트랩 테스트는 항상 모델 파ram터 평면에서 이중성 분포를 드러내어, SMGs에 대한 이중집단 모델의 통계적 유의성을 확인하였다.
• RQSOs와 SMGs의 전체 공간 밀도 진화는 z ≈ 1.5에서 급격히 증가하고, z ≈ 3까지는 정체되며, z > 3를 초과해 급격히 감소한다. 이는 거의 동일한 시기와 형태를 보이며, 공통된 진화 기원에 대한 강력한 간접 증거를 제공한다.