h"p://euclidska.physics.ox.ac.uk 06/06/2013 East Asia - - PowerPoint PPT Presentation

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06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 1 ¡

AGN ¡science ¡with ¡the ¡SKA ¡precursors/ pathfinders ¡ (and ¡the ¡need ¡for ¡mul?-­‑wavelength ¡data) ¡

University ¡of ¡Oxford ¡& ¡ ¡ University ¡of ¡the ¡Western ¡Cape ¡

Ma$ ¡Jarvis ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 2 ¡

Cosmology ¡

Messy physics (gas, star-formation, Black holes, dust, etc…)

N-body simulations

+ =

Galaxy ¡Forma?on ¡Models ¡

Need ¡to ¡test ¡the ¡models ¡with ¡observa?ons ¡as ¡the ¡Universe ¡evolves ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 3 ¡

Importance of AGN in galaxy formation

Cosmic histories of star-formation and accretion luminosity density track each

• ther very closely.

stars accretion

Magorrian ¡et ¡al. ¡1998 ¡ Ferrarese ¡et ¡al. ¡2001 ¡ Gebhardt ¡et ¡a. ¡2000 ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 4 ¡

One of the key unknowns in astrophysics is how active galactic nuclei influence the formation and evolution of galaxies. Luminosity

Benson et al. (2003)

Density of galaxies /magnitude

The need for AGN Feedback

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One of the key unknowns in astrophysics is how active galactic nuclei influence the formation and evolution of galaxies. Luminosity

Benson et al. (2003)

Density of galaxies /magnitude

The need for AGN Feedback

2 mechanisms proposed to stop gas cooling to form stars Feedback is not understood in models of galaxy formation. Supernovae Active Galaxies

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 6 ¡

One of the key unknowns in astrophysics is how active galactic nuclei influence the formation and evolution of galaxies.

The need for AGN Feedback

Active Galaxies

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 7 ¡

Croton ¡et ¡al. ¡2006 ¡

7 ¡

Hopkins ¡etal. ¡ 2008 ¡

AGN ¡feedback ¡in ¡ac?on ¡

Galaxy ¡cluster ¡ MS0735.6+7421. ¡

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BLRG NLRG LERG

Two ¡Popula?ons ¡of ¡AGN ¡

FRI ¡ FRII ¡

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Accre?on ¡rates ¡

Fernandes, MJJ+ submitted Best & Heckman 2012 Best & Heckman 2012

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Accre?on ¡mode ¡and ¡SF ¡

• If ¡either ¡LERGs ¡are ¡associated ¡

with ¡hot ¡gas ¡accre?on ¡or ¡ they ¡are ¡massive ¡BHs ¡with ¡ large ¡hot ¡gas ¡haloes ¡=> ¡low ¡ Eddington ¡frac?on, ¡then: ¡

• LERGs ¡should ¡be ¡in ¡‘red ¡and ¡

dead’ ¡hosts ¡and ¡should ¡have ¡ less ¡star ¡forma?on. ¡

• Best ¡& ¡Heckman ¡12: ¡HERGs ¡

are ¡bluer, ¡less ¡massive, ¡lower ¡ BH ¡mass, ¡weaker ¡4000 ¡Å ¡ break ¡

Herbert, ¡MJJ+ ¡2010 ¡(see ¡also ¡Baldi ¡& ¡ Capeh ¡2008, ¡Best ¡& ¡Heckman ¡2012, ¡ Dicken+ ¡2012) ¡

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Making ¡progress ¡

• What ¡we ¡need ¡is ¡a ¡study ¡that ¡

– Includes ¡both ¡high ¡and ¡low ¡luminosity ¡sources ¡ – Includes ¡high ¡and ¡low ¡redshijs ¡ – Includes, ¡and ¡differen?ates ¡between, ¡high-­‑excita?on ¡and ¡ low-­‑excita?on ¡hosts ¡ – Compares ¡with ¡‘normal’ ¡galaxies ¡in ¡some ¡way. ¡

• Have ¡been ¡doing ¡this ¡at ¡far-­‑infrared ¡wavelengths ¡with ¡

Herschel ¡ ¡(see ¡Bonfield ¡et ¡al. ¡2011; ¡Hardcastle ¡et ¡al. ¡ 2010, ¡2013; ¡Virdee ¡et ¡al. ¡2013) ¡

• Can ¡do ¡it ¡be"er ¡with ¡SKA ¡

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(a factor of ~10 shallower than LOFAR deep field data and 100 times shallower than MIGHTEE Tier 3)

McAlpine, Smith, MJJ et al. 2012

10 arcmin

The ¡new ¡genera?on ¡of ¡radio ¡surveys ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 13 ¡

LOFAR ¡-­‑ ¡the ¡fastest ¡survey ¡telescope ¡in ¡the ¡

• world. ¡Mul?-­‑?ered ¡survey ¡

APERTIF ¡+ ¡ASKAP ¡to ¡provide ¡all ¡sky ¡ “shallow”surveys ¡ ¡ MeerKAT ¡will ¡provide ¡very ¡deep ¡observa?ons ¡

• ver ¡~30sq.deg ¡(and ¡probably ¡more) ¡

The ¡dominance ¡of ¡star-­‑forming ¡galaxies ¡ in ¡the ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys. ¡ Wilman ¡& ¡MJJ ¡et ¡al. ¡2010 ¡ ¡ ¡ h$p://s-­‑cubed.physics.ox.ac.uk ¡ ¡

The ¡SKA ¡Precursor/Pathfinder ¡Telescopes ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 14 ¡

MIGHTEE-­‑3 ¡

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The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

MIGHTEE-­‑3 ¡

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The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

MIGHTEE-­‑3 ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 17 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

MIGHTEE-­‑3 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

SKA ¡

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Hopkins ¡& ¡Beacom ¡2006 ¡ Far-­‑infrared/SFR ¡– ¡radio ¡correla?on ¡from ¡H-­‑ ATLAS ¡(Smith ¡et ¡al. ¡submi"ed; ¡MJJ ¡et ¡al. ¡in ¡ prep.) ¡ ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 19 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

Red ¡= ¡12 ¡sq.deg ¡ ¡ ¡ ¡ Blue ¡= ¡35sq.deg ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Black=30,000 ¡sq.deg ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 20 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

Red ¡= ¡1 ¡sq.deg ¡ ¡ ¡ ¡ Blue ¡= ¡5sq.deg ¡ ¡ ¡ ¡ Cream=12sq.deg ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 21 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

Log(Radio ¡Flux ¡Density) ¡ Log ¡(Frequency) ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 22 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

1+z ¡ Log(Radio ¡Flux ¡Density) ¡ Log ¡(Frequency) ¡ No ¡redshij ¡informa?on! ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 23 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

1+z ¡ Log(Radio ¡Flux ¡Density) ¡ Log ¡(Frequency) ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 24 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

No ¡redshij ¡informa?on! ¡

1+z ¡ Log(Radio ¡Flux ¡Density) ¡ Log ¡(Frequency) ¡ Op?cal ¡spectrum ¡of ¡z=4.88 ¡radio ¡source; ¡ MJJ ¡et ¡al. ¡2009 ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 25 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

No ¡redshij ¡informa?on! ¡

• ¡So ¡in ¡order ¡to ¡measure ¡the ¡radio ¡luminosity ¡func?on ¡and ¡thus ¡the ¡

evolu?on ¡of ¡star-­‑forma?on ¡and ¡AGN ¡ac?vity ¡from ¡radio ¡con?nuum ¡ surveys, ¡we ¡need ¡redshijs ¡from ¡somewhere ¡else ¡ ¡

• ¡Deep ¡op?cal ¡and ¡near-­‑IR ¡imaging ¡is ¡needed ¡to ¡measure ¡photo-­‑zs. ¡

¡ ¡

• ¡Role ¡of ¡spectroscopy ¡would ¡be ¡to ¡obtain ¡accurate ¡redshijs ¡and ¡to ¡

determine ¡the ¡presence ¡of ¡AGN ¡ac?vity ¡via ¡emission ¡line ¡ diagnos?cs ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 26 ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡

The ¡new ¡generaHon ¡of ¡near-­‑infrared ¡surveys ¡with ¡VISTA ¡

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The VIDEO Survey

Filter Time (per source) Time (full survey) 5σ AB 5σ Vega UKIDSS

• DXS

Seei ng Moon Z 17.5 hours 456 hours 25.7 25.2

• 0.8

D Y 6.7 hours 175 hours 24.6 24.0

• 0.8

G J 8.0 hours 209 hours 24.5 23.7 22.3 0.8 G H 8.0 hours 221 hours 24.0 22.7 22 0.8 B Ks 6.7 hours 180 hours 23.5 21.7 20.8 0.8 B

ECDFS Elais-S1 XMM-LSS

Jarvis ¡et ¡al ¡ 2013 ¡

The ¡VISTA ¡Deep ¡Extragalac?c ¡Observa?ons ¡(VIDEO) ¡Survey ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 29 ¡

The ¡VISTA ¡Deep ¡Extragalac?c ¡Observa?ons ¡(VIDEO) ¡Survey ¡

Jarvis ¡et ¡al. ¡ 2013 ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 30 ¡

The ¡VISTA ¡Deep ¡Extragalac?c ¡Observa?ons ¡(VIDEO) ¡Survey ¡

Jarvis ¡et ¡al. ¡ 2013 ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 31 ¡

Feeds ¡directly ¡in ¡to ¡photo-­‑z ¡ work ¡for ¡Euclid ¡(and ¡LSST) ¡ ¡ Strangely, ¡we ¡lack ¡deep ¡op?cal ¡ data ¡over ¡the ¡VIDEO/SERVS/ MIGHTEE ¡fields! ¡ ¡ Op?cal ¡Imaging ¡from ¡HSC? ¡ ¡ Spectroscopy ¡from ¡LAMOST ¡ and ¡with ¡PFS ¡in ¡the ¡future? ¡

Jarvis ¡et ¡al. ¡2013 ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 32 ¡

The ¡VISTA ¡Deep ¡Extragalac?c ¡Observa?ons ¡(VIDEO) ¡Survey ¡

• ¡In ¡order ¡to ¡the ¡evolu?on ¡of ¡star-­‑forma?on ¡and ¡AGN ¡ac?vity ¡from ¡radio ¡

con?nuum ¡surveys, ¡we ¡need ¡redshijs ¡from ¡somewhere ¡else ¡ ¡

• ¡Deep ¡op?cal ¡and ¡near-­‑IR ¡imaging ¡is ¡needed ¡to ¡measure ¡photo-­‑zs. ¡

¡ ¡

• ¡Role ¡of ¡spectroscopy ¡would ¡be ¡to ¡obtain ¡accurate ¡redshijs ¡and ¡to ¡determine ¡

the ¡presence ¡of ¡AGN ¡ac?vity ¡via ¡emission ¡line ¡diagnos?cs ¡(e.g. ¡large ¡scale ¡MOS ¡ and ¡HETDEX) ¡ ¡

• ¡Really ¡the ¡realm ¡of ¡deeper ¡narrower ¡surveys. ¡Need ¡~20-­‑40sq.deg ¡to ¡fully ¡

sample ¡radio ¡popula?ons ¡and ¡overcome ¡sample ¡variance ¡– ¡LSST ¡Deep ¡Drilling ¡ fields ¡ ¡

• ¡Current ¡limita?on ¡is ¡radio ¡data ¡
• ¡But ¡SKA ¡and ¡the ¡precursors ¡also ¡allow ¡wide-­‑area ¡AND ¡deep ¡data, ¡what ¡can ¡

we ¡use ¡this ¡for? ¡

The ¡new ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡& ¡the ¡ evolu?on ¡of ¡ac?vity ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 33 ¡

Raccanelli, ¡Zhou, ¡Bacon, ¡MJJ, ¡et ¡al. ¡20120 ¡ Maartens ¡et ¡al. ¡2012 ¡

The ¡link ¡to ¡cosmology ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 34 ¡

Camera, ¡Santos, ¡Bacon, ¡MJJ, ¡et ¡al. ¡2012 ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 35 ¡

The ¡link ¡to ¡cosmology ¡

The ¡evolu?on ¡of ¡bias ¡in ¡the ¡ radio ¡source ¡popula?ons ¡ (GAMA+FIRST: ¡z<1) ¡ ¡ Lindsay, ¡MJJ, ¡et ¡al. ¡submi"ed ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 36 ¡

The ¡link ¡to ¡cosmology: ¡bias ¡

The ¡evolu?on ¡of ¡bias ¡in ¡the ¡ radio ¡source ¡popula?ons ¡ (GAMA+FIRST: ¡z<1) ¡ ¡ Lindsay, ¡MJJ, ¡et ¡al. ¡submi"ed ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 37 ¡

The ¡link ¡to ¡cosmology: ¡bias ¡

The ¡evolu?on ¡of ¡bias ¡in ¡the ¡ radio ¡source ¡popula?ons ¡ (VIDEO+VLA: ¡z>1) ¡ ¡ Lindsay, ¡MJJ, ¡McAlpine ¡in ¡

• prep. ¡

• Using ¡powerful ¡radio ¡sources ¡within ¡the ¡EoR, ¡the ¡proper?es ¡of ¡the ¡

EoR ¡can ¡be ¡studied ¡in ¡absorp?on, ¡via ¡the ¡21 ¡cm ¡forest. ¡ ¡

• High ¡flux ¡limit ¡(5mJy ¡@1.4GHz), ¡gives ¡~24 ¡sources ¡per ¡sq.deg. ¡ ¡
• Obtain ¡spectra ¡for ¡all ¡of ¡these ¡and ¡expect ¡1 ¡z>6 ¡powerful ¡radio ¡source ¡

per ¡~1000sq.deg ¡for ¡EoR ¡absorp?on ¡

Into ¡the ¡Epoch ¡of ¡Reioniza?on? ¡ ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 38 ¡

• Key ¡science ¡in ¡radio ¡con?nuum ¡surveys ¡is ¡dependent ¡on ¡op?cal/nearIR ¡imaging. ¡Vast ¡majority ¡of ¡galaxy ¡

evolu?on ¡science ¡will ¡be ¡done ¡in ¡deep ¡fields ¡(~50 ¡sq.deg). ¡ ¡

• Radio ¡may ¡give ¡the ¡cleanest ¡indica?on ¡of ¡SFR ¡and/or ¡AGN ¡ac?vity ¡in ¡galaxies ¡-­‑ ¡but ¡be"er ¡with ¡mul?-­‑

wavelength ¡data. ¡No ¡dust ¡obscura?on ¡

• Unique ¡capability ¡of ¡instruments ¡on ¡Subaru ¡could ¡make ¡great ¡contribuHons ¡to ¡this ¡science ¡

¡

• Spectroscopy ¡with ¡LAMOST ¡could ¡be ¡efficient ¡at ¡targeHng ¡the ¡emission-­‑line ¡galaxies ¡(i.e. ¡radio ¡sources) ¡
• S?ll ¡true ¡in ¡the ¡age ¡of ¡SKA2! ¡Although ¡not ¡as ¡cri?cal ¡if ¡Aperture ¡Arrays ¡work ¡to ¡spec ¡-­‑ ¡This ¡is ¡what ¡gives ¡the ¡

billion ¡galaxy ¡redshij ¡survey ¡ ¡

• Can ¡do ¡cosmology ¡with ¡radio ¡and ¡without ¡op?cal/nearIR ¡data, ¡but ¡can ¡do ¡more ¡with ¡it ¡– ¡need ¡large ¡areas ¡
• MeerKAT ¡and ¡ASKAP ¡will ¡start ¡surveys ¡quite ¡soon, ¡large ¡mul?-­‑wavelenght ¡effort ¡need ¡now ¡to ¡make ¡sure ¡

the ¡ancillary ¡data ¡is ¡in ¡hand ¡by ¡the ¡?me ¡we ¡get ¡the ¡radio ¡data ¡

• Don’t ¡forget ¡Euclid ¡– ¡JH ¡nearIR ¡data ¡to ¡H~24 ¡over ¡15000 ¡sq.deg, ¡and ¡~40sq.deg ¡to ¡H~26. ¡

Summary ¡

06/06/2013 ¡ East ¡Asia ¡SKA ¡Mee?ng ¡ 39 ¡