LAE で探る z~5 での AGN 環境と周辺銀河へのフィードバック
Based on Kikuta et al. in prep.

初代星・初代銀河研究会 , Oct 25th
Satoshi KIKUTA (SOKENDAI/NAOJ, M2)
Collaborators: Masatoshi Imanishi, Kazuhiro Shimasaku,
Fumiaki Nakata, Yoshiki Matsuoka

20161025

初代星・初代銀河研究会

1High-z SMBH とその環境
宇宙の最も高密度な領域で accretion / merger を経て成長初期のクエーサーは高密度領域・原始銀河団の tracer ？
✔ Radio loudness✔ Radiative feedback
zmethod

Overdense?

LBG

noAdams+2015

4Banados+2013

5.7

LAE, LBG

noBoris+2007

0.9

LBG

3 yes+1 no (quasar pair)

Farina+20131.5

photo-zno (quasar triplet)Francis+2004

2.2

LAE

noHennawi+2015

2.0LAEYes (quasar quartet)

Kashikawa+2007

4.9

LAE, LBG

noKim+2009

6

LBG

2 yes + 3 noMorselli+2014

6

LBG

4 yesSimpson+2014

7.1

LBG

noSwinbank+2012

4.5

LAE

yes20161025

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2AGN Feedback
銀河形成・進化における重要な成分
母銀河の以下の性質と関連すると考えられる–

MBH-σ (or MBH-Mbulge) relation–

Luminous end of luminosity function–

Color distribution of gals

etc.

一方、隣接する銀河への feedback は
これまで探られてこなかった！

Simulation (Di Matteo+05)★: observations

blank field
QSO

QSOproximity(~a few Mpc)

other normalgalaxies

hostgalaxy

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Silk & Moman 123

Measuring Environments & Feedback
AGN からの紫外光はガスを温め SF を阻害する(Efstathiou 92, Thoul & Weinberg 96, Benson+02, Kashikawa+07, Okamoto+08, etc.)→ 低質量銀河の形成が妨げられる
AGN 周囲での銀河の光度関数を描き、その faint-end を比較することで低質量銀河への影響を評価する← 赤： LAE 、青： LBG w/o Lyα
オレンジ■： QSO
X: strength of radiation→Y: Delay in star formation [Myr]From Kashikawa+07
See also Utsumi+1020161025

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4Measuring Environments & Feedback
Lyman Alpha Emitters (LAEs) が本研究に最適
狭い範囲の z から拾ってこれる✔
低質量の銀河種族である
✔

R

NB711

i'(~<108 M◉, Gawiser+06, Finkelstein+07, Ono+10)
LBG→Δz 大、星質量 (Utsumi+10, Capak+11, Adams+15 etc.)

AGN 近傍とその外側の LAE を暗い側まで適切に比較するためには広視野観測が必要不可欠(Francis & Bland-Hawthorn 04, Swinbank+12, Banados+13, etc.)→ すばる望遠鏡の独壇場 !!

overdensity→✗Chiang+13
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5Observation
With Suprime-Cam (34'x27' FoV = 13x10 physical Mpc 2 、
S14B-006, S15B-010, PI: M. Imanishi)✔ AGN 近傍と blank field を同時に観測できる視野

QSO を中心とした 2 領域を観測
QSO は z が正確に求められているもの (Δz ~< 0.01) を使う(via NIR spectroscopy of MgII line, Trakhtenbrot+11)

R band, i' band, z' band, NB711 で観測
FWHM of NB711 = 72Å = ± physical 3 Mpc (z=4.83 – 4.89)

QSO から 3 pMpc 以内を以後 ``proximity” とする
ObjectMgII Redshift

L1450Å[erg s-1]

log MBH [M◉]log L/LEdd

SDSS J080715.12+132804.8 (J08)

4.885

46.71

9.24

-0.35

SDSS J111358.32+025333.6 (J11)

4.870

46.49

9.12-0.41

20161025

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6Data Reduction
Reduction with SDFRED2 (Ouchi+04)
Source detection & photometry with SExtractor
Selection criteria for LAEs at z ~ 4.86 (Ouchi+03)–(R + i')/2 - NB711 > 0.8–

R - i' > 0.5–

i' - NB711 > 0

Selection criteria for LBGs at z ~ 4.9 (Yoshida+06)–

R - i' > 1.0–

i' – z' > 0.7–(R - i') > 1.2(i' – z')+0.9

20161025

J08

R bandi' bandz' band

NB711seeing [arcsec]

1.00

1.04

1.32

0.84

5σ mag [AB mag]

26.94

26.56

25.63

25.87

J11

R bandi' bandz' band

NB711

seeing [arcsec]

0.76

0.86

1.04

0.84

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5σ mag [AB mag]
26.93

26.76

25.82

26.157

Data Reduction
電波銀河 4C 04.11 @ z=4.514 周囲の S-Cam データを取得(observed by Y. Matsuda, S09B-070)

NB671 → z=4.514 ± 5 pMpc の LAE
Selection criteria for LAEs at z ~ 4.514

ObjectRedshift

log L500MHz

log MBH[W Hz-1][M◉]

4C 04.11

4.514

29.5~94C 04.11

B bandR bandi' bandNB671

seeing [arcsec]

0.88

0.82

0.92

0.88

5σ mag [AB mag]

26.46

26.22

25.97

25.91

–

0.8×R + 0.2×i' - NB671 > 0.6–i' – NB671 > 0–

NB671 < 5σ, i' < 2σ, B>3σParijskij+14
Radio jet20161025

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3 色合成画像
R: i' band
G: NB671
B: R band

8

Results
J08 (75 LAEs + 28 LBGs)

J11 (126 LAEs + 112 LBGs)EN
Lyα Equivalent width: red circle ● < 100 Å < green square ■ < 240 Å < blue triangle ▲20161025

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9Results

4C 04.11 (67 LAEs)

NEjet

Lyα Equivalent width: red circle ● < 100 Å < green square ■ < 240 Å < blue triangle ▲20161025

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10LAE Luminosity Function

0.5σ

1.1σ

No evidence of overdensity/feedback!

20161025

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11

LAE Luminosity Function
1.7σ

1.7σ

LAEs are deficient around the RG

20161025

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12Dependence on Distance from the QSO

20161025

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13

Discussion●SMBH は高密度領域でなくても成長できる？ (Di Matteo+16,
arXiv: 1606.08871)●●

feedback が観測できなかった理由–

LAE が QSO が輝き出すより先にできた–LAE に影響を与えるには QSO phase が短すぎる–

より深い観測が必要–

影響のある範囲が視野に比べてずっと広い / 狭いより現実的な理論計算が求められている–●

再電離フィードバックとの関連

さらなる観測が必要→ Hyper Suprime-Cam
HSC の NB で z = 2.18, 2.85, 3.24, 3.33, 4.39, 4.90 を調べられる
Di Matteo+16

20161025

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14Discussion●

SMBH は高密度領域でなくても成長できる？ (Di Matteo+16,arXiv: 1606.08871)●●

feedback が観測できなかった理由–

LAE が QSO が輝き出すより先にできた–LAE に影響を与えるには QSO phase が短すぎる–

より深い観測が必要–

影響のある範囲が視野に比べてずっと広い / 狭いより現実的な理論計算が求められている
Yue+16– 再電離フィードバックとの関連●

Brown+14

さらなる観測が必要→ Hyper Suprime-Cam
HSC の NB で z = 2.18, 2.85, 3.24, 3.33, 4.39, 4.90 を調べられる
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15Discussion●

SMBH は高密度領域でなくても成長できる？ (Di Matteo+16,arXiv: 1606.08871)●●

feedback が観測できなかった理由–

LAE が QSO が輝き出すより先にできた–LAE に影響を与えるには QSO phase が短すぎる–

より深い観測が必要–

影響のある範囲が視野に比べてずっと広い / 狭いより現実的な理論計算が求められている–●

再電離フィードバックとの関連

さらなる観測が必要→ Hyper Suprime-Cam
HSC の NB で z = 2.18, 2.85, 3.24, 3.33, 4.39, 4.90 を調べられる
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16Future prospects
さらなる観測が必要→ Hyper Suprime-Cam
HSC の NB で z = 2.18, 2.85, 3.24, 3.33, 4.39, 4.90... を調べられる

HSC SSP + CHORUS(Cosmic HydrOgen Reionization Unveiled with Subaru, PI=Akio INOUE)
z=2.18, 3.33, 4.90 の LAE をマッピング可能→ HSC Project 207 で引き続き調査

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17Summary
AGN 環境および周囲の銀河への feedback を検証するため、
2 つの QSO @ z=4.9, 1 つの RG @ z=4.5 周辺を観測した。
その結果、明瞭な密度超過や feedback の兆候は見られなかった。このことは以下のことを示唆する。
–

LAE が QSO が輝き出すより先にできた–LAE に影響を与えるには QSO phase が短すぎる–

より深い観測が必要–

影響のある範囲が視野に比べてずっと広い / 狭い

より確実な結果を得るためにはより現実的なモデルとの比較、 HSC などを利用したより多くの領域の NB 観測が必要である。
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1820161025

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