[논문 리뷰] WISE data as a photometric redshift indicator for radio AGN

Marcin Glowacki, J. R. Allison외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 09. 25.

Radio Astronomy Observations and Technology인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 LARGESS 분광학적 샘플을 학습 데이터로 사용하여 WISE 중적외선 광도 측정 기반으로 은하핵 활성은하군(Radio AGN)의 광학적 적색편이를 추정하는 방법을 제시한다. 이 방법은 은하핵 활성은하군을 LERG, HERG, QSO 유형으로 분류하고 적색편이 확률 분포를 생성한다. 이 방법은 은하의 경우 z ~ 1까지, QSO의 경우 z ~ 3–4까지 분광학적 적색편이와 양호한 일치를 보이며, 향후 대규모 무선 조사에 공개적으로 사용 가능하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 고적색편이 무선 AGN에 대해 WISE 중적외선 대역으로 K-z 관계를 확장한다.
• 특히 남반구에서 광학 분광학이 부족한 무선 AGN에 대해 광학적 적색편이 추정을 가능하게 한다.
• 오직 WISE 광도 측정과 소스 유형 분류만을 사용하여 강력하고 공개된 적색편이 추정 방법을 개발한다.
• 이 방법의 신뢰성을 독립적인 분광학적 샘플과 기존의 SUMSS 및 CENSORS 조사와 비교하여 검증한다.
• WISE 교차매칭을 활용하여 저주파수 피크를 가진 무선 소스의 적색편이 분포를 평가한다.

제안 방법

• 이 방법은 LARGESS 무선 분광학적 샘플을 학습 데이터로 사용하여 WISE 중적외선 색상 기반으로 무선 AGN을 LERG, HERG, QSO 유형으로 분류한다.
• WISE W1–W4 magnitude와 경험적 색상-적색편이 관계를 이용해 각 소스 유형에 대해 적색편이 확률 분포를 할당한다.
• 알고리즘은 소스 유형 분류와 WISE 광도를 조합하여 적색편이의 확률 밀도 함수(PDF)를 생성한다.
• 이 방법은 독립적인 분광학적 샘플을 사용하여 검증되었으며, CENSORS 조사의 알려진 적색편이 분포와 비교되었다.
• 별도의 분석에서는 Callingham 등(2017)의 85개 저주파수 피크를 가진 무선 소스에 대해 2.5–10 arcsec 이내의 WISE 교차매칭을 활용하여 이 방법을 적용하였다.
• 코드는 Python으로 구현되었으며, 향후 대규모 무선 조사를 위한 공개된 GitHub에 배포되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 광학 분광학이 없는 경우 WISE 중적외선 광도 측정을 통해 무선 AGN의 광학적 적색편이를 신뢰성 있게 추정할 수 있는가?
• RQ2 이 방법은 SUMSS 및 CENSORS와 같은 조사에서 알려진 적색편이 분포를 어느 정도 잘 재현하는가?
• RQ3 NVSS/SUMSS 조사에서 식별된 저주파수 피크를 가진 무선 소스들이 높은 적색편이(z > 2)에 존재할 가능성이 있는가?
• RQ4 HERG 및 QSO 집단에 대해 WISE 기반 적색편이 추정치가 분광학적 적색편이와 얼마나 잘 일치하는가?
• RQ5 SUMSS와 같은 대규모 조사에서 이 방법을 통해 효과적으로 H i 흡수 조사의 대상으로 선정될 수 있는 무선 소스의 비율은 얼마인가?

주요 결과

• WISE 기반 방법은 은하의 경우 z ~ 1까지, QSO의 경우 z ~ 3–4까지 분광학적 적색편이와 양호한 일치를 보였다.
• 이 방법이 생성한 적색편이 확률 분포는 SUMSS 샘플의 경우 z ~ 2까지 CENSORS 조사에서 관측된 적색편이 분포와 일치하였다.
• SUMSS에서 양호한 WISE 측정치를 가진 무선 소스 중 46%는 FLASH와 같은 H i 흡수 조사의 타당한 대상으로 예측되었다.
• 85개의 저주파수 피크를 가진 소스 중 WISE 교차매칭이 있는 39개 중 14개는 z > 2에 위치할 가능성이 10% 초과를 보였다 (상한값 포함).
• 85개 소스 중 오직 9개만이 고품질 WISE 데이터를 확보했지만, 이 중 2개는 z > 2에 위치할 가능성이 10% 초과를 보여, 고적색편이 기원 가설을 지지하였다.
• WISE 교차매칭이 없거나 품질이 낮은 대부분의 소스는 WISE에서 밝기가 낮아 고적색편이(z > 2)일 가능성이 높으며, 이는 적외선 희미한 무선 소스 모델과 일치한다.