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

2021 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

計画2年目となる2021年度には、すばるHSC可視光サーベイのデータに基づく活動銀河核研究を推進すると共に、eROSITAエックス線サーベイのデータ解析を進めるドイツのチームとの打合せを進めてHSC-eROSITA joint dataによる成果創出を目指した。それぞれ、具体的な内容を以下に示す。
すばるHSCサーベイによる活動銀河核研究を国際協力により推進するため、日本国内の研究者とプリンストン大学および台湾の研究者が参加するテレビ会議を1~2ヶ月ごとに開催することで情報交換を行い、データ解析上の注意点や解析結果の解釈について綿密な意見交換を進めた。こうした共同研究の成果として、クェーサーの母銀河の形態、遠方クェーサーの探査、電波銀河における巨大ブラックホールの質量成長、遠方電波銀河の環境、といったトピックで論文を出版することができた。
eROSITAサーベイを推進するドイツのチームとの共同研究も進めていくため、マックスプランク研究所の共同研究者を中心とするメンバーとHSC側メンバーとが参加するテレビ会議を1~2ヶ月ごとに開催し、eROSITAデータの解析状況やサイエンスアイデアの検討を進めた。その結果、エックス線と赤外線で非常に明るい活動銀河核の発見論文をeROSITA-HSC共同研究の初期成果として出版することができた。
HSCサーベイにエックス線データを加えて成果創出を目指す取り組みとして、eROSITAサーベイチームとの連携と平行して、eROSITAサーベイに比べると探査面積が限られるもののエックス線の感度が高いXXLサーベイの研究チームとも連携を行い、eROSITA-HSC共同研究とは相補的な成果創出を狙った。その初期成果として、赤方偏移3.5を超すエックス線選択クェーサーのサンプルについて論文を出版することができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究課題はすばるHSC可視光サーベイとeROSITAエックス線サーベイを連携させて巨大ブラックホール進化について理解を深めることである。先行して観測が進むすばるHSC可視光サーベイのデータを活用した成果創出は順調に進み、eROSITAサーベイチームとの連携体制構築も問題なく進めることができている。更に、eROSITA-HSC共同研究の初期成果の論文出版にも至っている。以上の理由により、本研究課題の進捗状況については、おおむね順調に進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

2014年3月に開始したHSC可視光サーベイが2022年1月に完了し、約1100平方度の多色撮像観測が終了したことを受け、得られたデータからの成果創出を最大化させる必要がある。また、eROSITAエックス線サーベイとHSC可視光サーベイとを連携させた研究についても、まずはeROSITA初期データが得られているeFEDS領域に集中して、成果創出を進める。以上を強力に推進するため、幅広い国・地域で活動する共同研究者との連携体制を強化し、綿密なコミュニケーションによって個別のサイエンス課題のそれぞれを円滑に進めていけるようにする。この目的を達成する手段のひとつとして、一部対面形式（ハイブリッド形式）での国際研究会を開催する。

Research Products

• [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] マックスプランク研究所/ポツダム天体物理研究所/ヨーロッパ南天天文台(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: マックスプランク研究所/ポツダム天体物理研究所/ヨーロッパ南天天文台
• [Int'l Joint Research] ボローニャ大学/フィレンツェ大学/アルチェトリ天文台(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: ボローニャ大学/フィレンツェ大学/アルチェトリ天文台
• [Int'l Joint Research] 中央研究院天文及天文物理研究所(台湾)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: 中央研究院天文及天文物理研究所
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: ケンブリッジ大学
• [Journal Article] XXL-HSC: An updated catalogue of high-redshift (z>3.5) X-ray AGN in the XMM-XXL northern field (2022)
  • Author(s): Pouliasis E., Georgantopoulos I., Ruiz A., Gilli R., Koulouridis E., Akiyama M., Ueda Y., Chiappetti L., Garrel C., Horellou C., Nagao T., Paltani S., Pierre M., Toba Y., Vignali C.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 658 Pages: id.A175
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202142059
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). VI. Distant Filamentary Structures Pointed Out by High-z Radio Galaxies at z ~ 4 (2022)
  • Author(s): Uchiyama Hisakazu, Yamashita Takuji, Toshikawa Jun, Kashikawa Nobunari, Ichikawa Kohei, Kubo Mariko, Ito Kei, Kawakatu Nozomu, Nagao Tohru, Toba Yoshiki, Ono Yoshiaki, Harikane Yuichi, Imanishi Masatoshi, Kajisawa Masaru, Lee Chien-Hsiu, Liang Yongming
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 926 Pages: id.76
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac441c
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XVI. 69 New Quasars at 5.8<z<7.0 (2022)
  • Author(s): Matsuoka Y., Iwasawa K., Onoue M., Izumi T., Kashikawa N., Strauss M. A., Imanishi M., Nagao T., et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 259 Pages: id.18
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ac3d31
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [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 / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] How Does the Polar Dust Affect the Correlation between Dust Covering Factor and Eddington Ratio in Type 1 Quasars Selected from the Sloan Digital Sky Survey Data Release 16? (2021)
  • Author(s): Toba Yoshiki, Ueda Yoshihiro, Gandhi Poshak, Ricci Claudio, Burgarella Denis, Buat Veronique, Nagao Tohru, Oyabu Shinki, Matsuhara Hideo, Hsieh Bau-Ching
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 912 Pages: id.91
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abe94a
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dense and Warm Neutral Gas in BR 1202-0725 at z = 4.7 as Traced by the [O I] 145 Line (2021)
  • Author(s): Lee Minju M., Nagao Tohru, De Breuck Carlos, Carniani Stefano, Cresci Giovanni, Hatsukade Bunyo, Kawabe Ryohei, Kohno Kotaro, Maiolino Roberto, Mannucci Fillipo, Marconi Alessandro, Nakanishi Kouichiro, Troncoso Paulina, Umehata Hideki
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 913 Pages: id.41
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abe7ea
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XIII. Large-scale Feedback and Star Formation in a Low-luminosity Quasar at z = 7.07 on the Local Black Hole to Host Mass Relation (2021)
  • Author(s): Izumi T., Matsuoka Y., Fujimoto S., Onoue M., Strauss M. A., Umehata H., Imanishi M., Kohno K., Kawaguchi T., Kawamuro T., Baba S., Nagao T., Toba Y., Inayoshi K., Silverman J. D., Inoue A. K., Ikarashi S., Iwasawa K., Kashikawa N., Hashimoto T., Nakanishi K., Ueda Y., Schramm M., Lee C. -H., Suh H.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 914 Pages: id.36
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abf6dc
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [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 Sizes of Quasar Host Galaxies in the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2021)
  • Author(s): Li Junyao, Silverman John D., Ding Xuheng, Strauss Michael A., Goulding Andy, Birrer Simon, Yesuf Hassen M., Xue Yongquan, Kawinwanichakij Lalitwadee, Matsuoka Yoshiki, Toba Yoshiki, Nagao Tohru, Schramm Malte, Inayoshi Kohei
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 918 Pages: id.22
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac06a8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XIV. A Candidate Type II Quasar at z = 6.1292 (2021)
  • Author(s): Onoue Masafusa, Matsuoka Yoshiki, Kashikawa Nobunari, Strauss Michael A., Iwasawa Kazushi, Izumi Takuma, Nagao Tohru, Asami Naoko, Fujimoto Seiji, Harikane Yuichi, Hashimoto Takuya, Imanishi Masatoshi, Lee Chien-Hsiu, Shibuya Takatoshi, Toba Yoshiki
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 919 Pages: id.61
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0f07
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). IV. Rapidly Growing (Super)Massive Black Holes in Extremely Radio-loud Galaxies (2021)
  • Author(s): Ichikawa K., Yamashita T., Toba Y., Nagao T., Inayoshi K., Charisi M., He W., Wagner A. Y., Akiyama M., Vijarnwannaluk B., Chen X., Kajisawa M., Kawamuro T., Lee C. -H., Matsuoka Y., Schramm M., Suh H., Tanaka M., Uchiyama H., Ueda Y., Pflugradt J., Fukuchi H.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 921 Pages: id.51
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac1b26
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Synchronized Coevolution between Supermassive Black Holes and Galaxies over the Last Seven Billion Years as Revealed by Hyper Suprime-Cam (2021)
  • Author(s): Li Junyao, Silverman John D., Ding Xuheng, Strauss Michael A., Goulding Andy, Schramm Malte, Yesuf Hassen M., Sun Mouyuan, Xue Yongquan, Birrer Simon, Shi Jingjing, Toba Yoshiki, Nagao Tohru, Imanishi Masatoshi
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 922 Pages: id.142
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac2301
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] The z~4 radio galaxy survey with HSC-SSP and FIRST (2022)
  • Author(s): Yamamoto, Y., Nagao, T., Kubo, M., Uchiyama, H., Yamashita, T., Toba, Y., Noboriguchi, A., Ono, Y., Harikane, Y.
  • Organizer: Subaru Users Meeting FY2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Extreme nature of blue-excess dust-obscured galaxies revealed by optical spectroscopy (2022)
  • Author(s): Noboriguchi, A., Nagao, T., Kajisawa, M., Kato, N., Matsuoka, Y., Tamada, N., Terashima, Y., Toba, Y., Ueda, Y., Ichikawa, K., Terao, K., Kawaguchi, T., Matsuhara, H., Onishi, K., Onoue, M., Yamashita, T.
  • Organizer: Subaru Users Meeting FY2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS): z=0.3-1.4の電波銀河周辺環境の統計的理解 (2022)
  • Author(s): 内山久和, 山下拓時, 長尾透, 久保真理子, 鍛冶澤賢, 市川幸平, 登口暁, 鳥羽儀樹, 石川将吾, 川口俊宏, 川勝望, Lee, C. -H., and WERGS members
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [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] Physical and chemical properties of narrow-line regions in z~3 radio galaxies throught multi-line assessment (2021)
  • Author(s): Terao, K., Nagao, T., Onishi, K., Matsuoka, K., Akiyama, M., Matsuoka, Y., Yamashita, T.
  • Organizer: East-Asia AGN Workshop 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A new exploration of high-z radio galaxies with Subaru HSC (2021)
  • Author(s): Yamamoto, Y., Yamashita, T., Nagao, T., Kubo, M., Uchiyama, H., Ono, Y., Harikane, Y.
  • Organizer: East-Asia AGN Workshop 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Wide and Deep Exploration of RGs with Subaru HSC (WERGS): Statistical Characterization of Radio Galaxy Environments at z=0.3-1.4 (2021)
  • Author(s): Uchiyama, H., Yamashita, T., Nagao, T., Ichikawa, K., Toba, Y., Ishikawa, S., Kubo, M., Kajisawa, M., Kawaguchi, T., Kawakatu, N., Lee, C. -H., Noboriguchi, A., and WERGS members
  • Organizer: 第5回FORCE研究会「埋もれたAGNの宇宙論的進化」
• [Presentation] Extreme nature of blue-excess dust-obscured galaxies reveled by optical spectroscopy (2021)
  • Author(s): 登口暁, 長尾透, 鳥羽儀樹, 市川幸平, 上田佳宏, 鍛冶澤賢, 加藤奈々子, 川口俊宏, 松原英雄, 松岡良樹, 大西響子, 尾上匡房, 玉田望, 寺尾航暉, 寺島雄一, 山下拓時
  • Organizer: 第5回FORCE研究会「埋もれたAGNの宇宙論的進化」
• [Presentation] すばる望遠鏡で探る高赤方偏移電波銀河の性質 (2021)
  • Author(s): 山本優太, 長尾透, 久保真理子, 内山久和, 山下拓時, 鳥羽儀樹, 登口暁, 小野宜昭, 播金優一
  • Organizer: 第5回FORCE研究会「埋もれたAGNの宇宙論的進化」
• [Presentation] イントロダクション (2021)
  • Author(s): 長尾透
  • Organizer: 超巨大ブラックホール研究会: その実態・影響・起源の全貌解明に向けて
• [Presentation] 全波長帯での詳細観測で解明するSMBHの銀河への影響 (2021)
  • Author(s): 長尾透
  • Organizer: 超巨大ブラックホール研究会: その実態・影響・起源の全貌解明に向けて