[论文解读] 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 1

一句话总结

本研究结合赫歇尔、AKARI 和普朗克数据的多波段测光与堆叠分析，从近紫外到亚毫米波段重建了红移 1 ≤ z ≤ 5 范围内 SDSS 类星体的宽带谱谱能量分布（SED），揭示了中红外过量与亚毫米波峰，从而改进了活动星系核（AGN）光度与恒星形成率的估算，并识别出亚毫米波检测是 AGN 驱动的恒星形成抑制正在进行的标志。

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.

研究动机与目标

• 构建从近紫外到亚毫米波段、覆盖宇宙时空中 SDSS 选类星体的综合性多波段谱谱能量分布（SED）。
• 利用 SED 拟合方法，确定平均活动星系核（AGN）光度与恒星形成率（SFR）随红移的变化关系。
• 基于 L_AGN–SFR 平面中的位置，开发基于中红外波段的类星体分类标准。
• 将亚毫米波发射识别为 AGN 反馈导致恒星形成抑制的诊断指标。

提出的方法

• 整合 SDSS、UKIDSS 和 WISE 巡天的测光数据，覆盖源frame近紫外至近红外波段范围。
• 对类星体位置处的赫歇尔、AKARI 和普朗克图像进行堆叠分析，以恢复微弱的亚毫米波发射。
• 通过在不同红移区间内叠加测光数据，构建复合 SED，以推导平均能量分布。
• 对复合 SED 应用 SED 拟合技术，估算不同红移下平均 L_AGN 与 SFR。
• 基于中红外波段的相对流量水平，开发基于中红外的诊断标准，以沿 L_AGN–SFR 序列对类星体进行分类。
• 将亚毫米波检测作为选择标准，识别出恒星形成正被 AGN 活动抑制的系统。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 1 ≤ z ≤ 5 范围内，SDSS 类星体从近紫外到亚毫米波段的宽带谱谱能量分布如何？
• RQ2 这些类星体中，平均 AGN 光度与恒星形成率如何随宇宙时空中演化？
• RQ3 中红外测光能否有效区分 L_AGN–SFR 关系上的类星体？
• RQ4 亚毫米波发射是否是 AGN 驱动恒星形成抑制的可靠指标？

主要发现

• 重建的 SED 在 1–2 µm 处表现出显著过量，在 4–6 µm 处出现显著峰，随后下降至约 20 µm，并出现亚毫米波峰。
• 研究发现，平均 AGN 光度 L_AGN 在所研究的红移范围内为 10^46 – 10^47 erg/s。
• 类星体宿主星系中的平均恒星形成率（SFR）在 50 至 1000 M☉/yr 之间，表明存在强烈的恒星形成活动。
• 基于中红外的分类标准可有效沿 L_AGN–SFR 平面分离类星体，从而筛选出 AGN 光度更高的系统。
• 亚毫米波检测与恒星形成正被 AGN 反馈抑制的系统密切相关。
• 亚毫米波发射组分对识别抑制阶段至关重要，表明 AGN 活动与宿主星系恒星形成抑制之间存在直接关联。