論文紹介

Heavily Reddened Type 1 Quasars at z>2 I: Evidence for Significant Obscured Black-Hole Growth at the Highest Quasar Luminosities

M.Banerji, S.A.Zadeh, P.C.Hewett, R.G.McMahon

arXiv:1501.00815

Introduction

WISE All-Sky Survey により red quasar は数多く発見されたが、まだ良く分かっていない

SDSS-III BOSS DR10 quasar survey では high-z Type2 quasar がかなり発見されたが、E(B-V)>0.6 のものは無理

FIRST - 2MASS selection では radio loud なものしか拾えなかった

UKIDSS Large Area Survey (LAS), VISTA Hemisphere Survey (HES) を WISE と合わせることで z〜2-3, E(B-V)〜0.8 が見えてきた

Photometric Selection

Colour Selection of Reddened Quasars

• VHS+WISE >1500deg², UKIDSS LAS+WISE >3000deg²
  K-band で point source
  (J-K)_AB > 1.6
  W1-W2 > 0.85 (どちらでも S/N > 5)
  3" 以内に他の天体がない

  

Optically Bright Reddened Quasar Candidates with SDSS Spectroscopy

• SDSS Stripe82 にある明るい red quasar の可視スペクトル
  可視光では青いものも多い

  

Spectroscopic Follow-up

• VLT/SINFONI K-band R~4000 しか使えなかったため、0.5<z<2.1 が空白地帯になってしまった

  

Demographics of the Reddened Quasar Population

Spectral Energy Distributions, Dust Extinctions & Bolometric Luminosities

• quasar SED model (Maddox et al. 2012) には Baldwin effect による輝線の EW 変化も含まれている
• SINFONI での観測結果はこの model と consistent で、red quasar でも Hα EW は変わらないことを確認
• SED model の Hα EW が観測値になるよう輝線強度を調整し、SED fit を行った
• rest で可視の波長域なので、extinction の type にはあまり依存しない(用いたのは SMC type)

  

Black-Hole Masses

• M_BH 推定
  Hα 形状から Hβ の FWHM を推定して算出

  

Comparison to Unobscured Quasars from SDSS

• Eddington 比は大体 >0.1 で巨大BH が成長中と判断できる
  同じ z で同じ K-band の明るさの unobscured quasar と比較
  (当然どちらも red quasar が少し右寄りの分布になるが...)

  

• M_BH に関しては、unobscured quasar は UV 輝線(MgII) で評価している事、
  red quasar には多分 outflow があり Hα が少し余分に広がる可能性がある事に注意

• Luminosity に関しては、unobscured quasar は1350Å の明るさから異なるモデルで推定されている

Infrared SEDs from WISE

• SDSS DR7, DR10 quasar で以下の条件を満たす 1604 天体と比較
  2.1 < z < 2.7
  K_AB < 18.9
  WISE ３バンドで全て受かっている

  red quasar の WISE CC diagram 上での位置
  大体通常の quasar と同じ

  

  λF_λ ∝ λ^βNIR として、β_NIR の分布を調べると、やや赤い

  

• 中間赤外の明るさ
  約 1/3 の red quasar は W4 (22μm) でも >3σ で受かっており、L_bol が大きい
  rest 6μm の明るさを SDSS quasar と比較、非常に明るいことを確認

  

Obscured Black-Hole Growth at the Highest Quasar Luminosities

• E(B-V)>0.5 の 38天体を用いて、空間密度を考察する

Sample Completeness

• SDSS DR7, DR10 quasar で以下の条件を満たす 7871 天体と比較
  2.1 < z < 2.7
  K_AB < 19.3

• 上記 sample 中での "point source"＋"WISE selection" の completeness は約70%
  (WISE selection: W1-W2>=0.63, W1,W2 で S/N>5)

  

• NIR color の条件 (J-K > 1.6) は model SED を用いると E(B-V)>〜0.5 に相当
  J-band の S/N は足りている

  

Redshift Completeness

• 2.1<z<2.7 での z 特定率はほぼ 100%
  明るさと Hα の EW には相関なし
  (そもそも Hα はイオン化エネルギーが低く Baldwin Effect は小さい)

  

The Reddened Quasar Space Density

• 空間密度の評価
  f_sky: Sky coverage
  V_max: 2.1<z<2.7 の共動体積
  c(K): K-band での明るさに対する completeness
  V_j: K-band の明るさ bin 中の１天体が占める共動体積

  

  

• LF は unobscured quasar より平坦

  

  明るいものほど赤化を受けている割合が高い
  この結果は lower limit (もっと赤化しているものあるはず)