Exploring the evolution of supermassive black holes through the synergetic wide-field observations with Subaru/HSC and eROSITA

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H01949
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 長尾 透 愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 教授 (00508450)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 洋一 兵庫県立大学, 自然・環境科学研究所, 教授 (70332757)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光学赤外線天文学 / X線γ線天文学 / 多波長天文学 / 巨大ブラックホール / 銀河進化

Outline of Annual Research Achievements

すばる望遠鏡主焦点超広視野カメラHSCを用いた可視光広域撮像サーベイであるHSC Subaru Strategic Program (HSC-SSP)は順調に観測が進み、このサーベイで得られたデータに基づいて多様な活動銀河核(AGN)種族の天体を選出した。また、選出したAGNの統計的性質や個別の詳細な特徴について調査を進めた。そうした調査の中でも、赤方偏移5程度のクェーサー(可視光で明るく光学的に薄いAGN)については、200天体以上のサンプルに基づいて導出した光度関数について査読論文として報告した(Niida, Nagao, et al., 2020, ApJ, 904, 89)。また、HSC-SSPデータから選出された赤方偏移5程度の電波銀河(電波で明るいAGN)の分光観測結果について、ライマンブレイク法で選択されて分光同定された最も遠方の電波銀河として報告した(Yamashita, Nagao, et al., 2020, AJ, 160, 60)。
このHSC-SSPデータベースとeROSITA衛星により取得されたエックス線データとをどのように組み合わせるべきかを検討するため、マックスプランク研究所を中心とするドイツのeROSITAチームと毎月のテレビ会議で議論を進める体制を構築し、エックス線源の可視光対応天体の同定方法や測光的赤方偏移の計算方針などについて意見交換を進めた。特に、eROSITA衛星のperformance verification phaseで観測されたeFEDS領域のデータに議論を集中させ、興味深い天体の探査や分光追観測の検討・提出を進めた。その初期成果として、多波長で極めて明るく赤外線光度が太陽高度の100兆倍を超すような興味深い天体の発見報告論文を出版した(Toba et al. 2021, A&A, 649, L11)。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナ禍の影響を受け、当初想定していたマックスプランク研究所に訪問しての共同研究や議論などができなくなったものの、オンラインでのミーティングを定期的に開催するなど工夫することで必要なコミュニケーションを行うことができている。
すばる望遠鏡のHSCを用いた可視光広域サーベイ観測については順調にデータ取得が進み、取得したデータに基づく活動銀河核の選出やその統計的性質の調査は順調に進めることができている。
eROSITA衛星が取得したエックス線データとすばる望遠鏡HSCが取得した可視光データを組み合わせてサイエンス成果を創出する取組についても、上記のオンラインミーティングにより順調に進めることができ、その結果として最初期の成果を取りまとめて研究会や論文の形で発表できつつある。
以上を踏まえると、本研究の計画初年度の進捗としては、おおむね順調に進展していると判断することができる。

Strategy for Future Research Activity

eROSITA衛星のPV観測で取得されたeFEDS領域(約100平方度)のエックス線データについて、どのようにすばる望遠鏡HSCの可視光データと組み合わせて成果創出につなげるかについて、多角的な検討を行い、査読論文として公表していく。
また、そうした取り組みをeROSITA衛星の定常観測(eROSITA all-sky survey)とHSC-SSP領域との重複領域(約1000平方度)に拡大させるための取り組みを進める。
更に、これらの測光学的なアプローチで得られた興味深い天体について、その詳細な性質を明らかにするための分光追観測および得られるスペクトルデータの解析を進めていく。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マックスプランク研究所(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: マックスプランク研究所
• [Int'l Joint Research] プリンストン大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: プリンストン大学
• [Int'l Joint Research] ソウル国立大学(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: ソウル国立大学
• [Journal Article] Strong Correlation between FeII/MgII Ratio and Eddington Ratio of Type 1 Active Galactic Nuclei (2021)
  • Author(s): Shin Jaejin, Woo Jong-Hak, Nagao Tohru, Kim Minjin, Bahk Hyeonguk
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 917 Pages: id.107
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0adf
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Do gas clouds in narrow-line regions of Seyfert galaxies come from their nuclei? (2021)
  • Author(s): Joh Kazuma, Nagao Tohru, Wada Keiichi, Terao Koki, Yamashita Takuji
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 73 Pages: 1152-1165
  • DOI: 10.1093/pasj/psab065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The eROSITA Final Equatorial-Depth Survey (eFEDS). An X-ray-bright, extremely luminous infrared galaxy at z = 1.87 (2021)
  • Author(s): Toba Yoshiki, Brusa Marcella, Liu Teng, Buchner Johannes, Terashima Yuichi, Urrutia Tanya, Salvato Mara, Akiyama Masayuki, Arcodia Riccardo, Goulding Andy D., Higuchi Yuichi, Inoue Kaiki T., Kawaguchi Toshihiro, Lamer Georg, Merloni Andrea, Nagao Tohru, Ueda Yoshihiro, Nandra Kirpal
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 649 Pages: id.L11
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202140317
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Properties of AGN Multiband Optical Variability in the HSC SSP Transient Survey (2020)
  • Author(s): Kimura Yuki, Yamada Toru, Kokubo Mitsuru, Yasuda Naoki, Morokuma Tomoki, Nagao Tohru, Matsuoka Yoshiki
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 894 Pages: id.24
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab83f3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metal Enrichment in the Circumgalactic Medium and Ly_alpha Halos around Quasars at z~3 (2020)
  • Author(s): Guo Yucheng, Maiolino Roberto, Jiang Linhua, Matsuoka Kenta, Nagao Tohru, Dors Oli Luiz, Ginolfi Michele, Henden Nick, Bennett Jake, Sijacki Debora, Puchwein Ewald
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 898 Pages: id.26
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab9b7f
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Circumnuclear Molecular Gas in Low-redshift Quasars and Matched Star-forming Galaxies (2020)
  • Author(s): Izumi Takuma, Silverman John D., Jahnke Knud, Schulze Andreas, Cen Renyue, Schramm Malte, Nagao Tohru, Wisotzki Lutz, Rujopakarn Wiphu
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 898 Pages: id.61
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab99a8
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). III. Discovery of a z=4.72 Radio Galaxy with the Lyman Break Technique (2020)
  • Author(s): Yamashita Takuji, Nagao Tohru, Ikeda Hiroyuki, Toba Yoshiki, Kajisawa Masaru, Ono Yoshiaki, Tanaka Masayuki, Akiyama Masayuki, Harikane Yuichi, Ichikawa Kohei, Kawaguchi Toshihiro, Kawamuro Taiki, Kohno Kotaro, Lee Chien-Hsiu, Lee Kianhong, Matsuoka Yoshiki, Niida Mana, Ogura Kazuyuki, Onoue Masafusa, Uchiyama Hisakazu
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 160 Pages: id.60
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab98fe
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] No Redshift Evolution in the Broad-line-region Metallicity up to z=7.54: Deep Near-infrared Spectroscopy of ULAS J1342+0928 (2020)
  • Author(s): Onoue Masafusa, Banados Eduardo, Mazzucchelli Chiara, Venemans Bram P., Schindler Jan-Torge, Walter Fabian, Hennawi Joseph F., Andika Irham Taufik, Davies Frederick B., Decarli Roberto, Farina Emanuele P., Jahnke Knud, Nagao Tohru, Tominaga Nozomu, Wang Feige
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 898 Pages: id.105
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aba193
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Subaru Hyper Suprime-Cam view of quasar host galaxies at z < 1 (2020)
  • Author(s): Ishino Toru, Matsuoka Yoshiki, Koyama Shuhei, Saeda Yuya, Strauss Michael A, Goulding Andy D, Imanishi Masatoshi, Kawaguchi Toshihiro, Minezaki Takeo, Nagao Tohru, Noboriguchi Akatoki, Schramm Malte, Silverman John D, Taniguchi Yoshiaki, Toba Yoshiki
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72 Pages: id.83
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa072
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). IX. Identification of two red quasars at z > 5.6 (2020)
  • Author(s): Kato Nanako, Matsuoka Yoshiki, Onoue Masafusa, Koyama Shuhei, Toba Yoshiki, Akiyama Masayuki, Fujimoto Seiji, Imanishi Masatoshi, Iwasawa Kazushi, Izumi Takuma, Kashikawa Nobunari, Kawaguchi Toshihiro, Lee Chien-Hsiu, Minezaki Takeo, Nagao Tohru, Noboriguchi Akatoki, Strauss Michael A
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72 Pages: id.84
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa074
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Faint End of the Quasar Luminosity Function at z~5 from the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey (2020)
  • Author(s): Niida Mana, Nagao Tohru, Ikeda Hiroyuki, Akiyama Masayuki, Matsuoka Yoshiki, He Wanqiu, Matsuoka Kenta, Toba Yoshiki, Onoue Masafusa, et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 904 Pages: id.89
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abbe11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Faint Quasars Live in the Same Number Density Environments as Lyman Break Galaxies at z~4 (2020)
  • Author(s): Uchiyama Hisakazu, Akiyama Masayuki, Toshikawa Jun, Kashikawa Nobunari, Overzier Roderik, Nagao Tohru, Ichikawa Kohei, Marinello Murilo, Imanishi Masatoshi, Tanaka Masayuki, Matsuoka Yoshiki, Komiyama Yutaka, Ishikawa Shogo, Onoue Masafusa, Kubo Mariko, Harikane Yuichi, Ito Kei, Namiki Shigeru, Liang Yongming
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 905 Pages: id.125
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abc47b
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Subaru wide-field AGN surveys toward high-z AGN metallicity studies (2021)
  • Author(s): Nagao, T.
  • Organizer: Workshop Chemical Abundances in Gaseous Nebulae
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] eROSITA view of WISE mid-IR galaxies/AGN (2021)
  • Author(s): Toba, Y., Brusa, M., Liu, T., Urrutia, T., Buchner, J., Li, J., Merloni, A., Nagao, T., Nishizawa, A., Salvato, M., Terashima, Y., Ueda, Y., Wada, K., Yutani, N.
  • Organizer: 17th German eROSITA Consortium Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] eROSITA view of an extremely luminous infrared galaxy at z=1.87 (2021)
  • Author(s): Toba, Y., Brusa, M., Liu, T., Buchner, J., Terashima, Y., Urrutia, T., Salvato, M., Akiyama, M., Arcodia, R., Goulding, A. D., Higuchi, Y., Inoue, K. T., Kawaguchi, T., Lamer, G., Merloni, A., Nagao, T., Ueda, Y., Nandra, K.
  • Organizer: Galaxy Evolution Workshop 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SOFIA View of an Extremely Luminous Infrared Galaxy: WISE 1013+6112 (2020)
  • Author(s): Toba, Y., Wang, W. -H., Nagao, T., Ueda, Y., Ueda, J., Lim, C. -F., Chang, Y. -Y., Saito, T., Kawabe, R.
  • Organizer: 2020年日本天文学会秋季年会
• [Presentation] Truth or Delusion? A Possible Gravitational Lensing Interpretation of the Ultra-luminous Quasar SDSS J010013.02+280225.8 at z=6.30 (2020)
  • Author(s): Fujimoto, S., Oguri, M., Nagao, T., Izumi, T., Ouchi, M.
  • Organizer: 2020年日本天文学会秋季年会