VLA-COSMOS 3GHz Large Project: The infrared-radio correlation of star-forming galaxies and AGN to $z\lesssim6$

Auteurs : J. Delhaize, V. Smolcic, I. Delvecchio, M. Novak, M. Sargent, N. Baran, B. Magnelli, G. Zamorani, E. Schinnerer, E. J. Murphy, M. Aravena, S. Berta, M. Bondi, P. Capak, P. Ciliegi, F. Civano, O. Ilbert, A. Karim, C. Laigle, O. Le Fevre, S. Marchesi, H. J. McCracken, M. Salvato, N. Seymour, L. Tasca

A&A 602, A4 (2017)
arXiv: 1703.09723v3 - DOI (astro-ph.GA)
17 pages, 22 figures, 3 tables. Accepted for publication in A&A

Résumé : We examine the behaviour of the infrared-radio correlation (IRRC) over the range $0<z<6$ using new, highly sensitive 3GHz observations with the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) and infrared data from the Herschel Space Observatory in the 2deg$^{2}$ COSMOS field. We distinguish between objects where emission is believed to arise solely from star-formation, and those where an active galactic nucleus (AGN) is thought to be present. We account for non-detections in the radio or in the infrared using a doubly-censored survival analysis. We find that the IRRC of star-forming galaxies, quantified by the infrared-to-1.4GHz radio luminosity ratio ($q_{\rm TIR}$), decreases with increasing redshift: $q_{\rm TIR}(z)=(2.88\pm0.03)(1+z)^{-0.19\pm0.01}$. Moderate-to-high radiative luminosity AGN do not follow the same $q_{\rm TIR}$$(z)$ trend, having a lower normalisation and steeper decrease with redshift. We cannot rule out the possibility that unidentified AGN contributions only to the radio regime may be steepening the observed $q_{\rm TIR}(z)$ trend of the star-forming population. An increasing fractional contribution to the observed 3GHz flux by free-free emission of star-forming galaxies may also affect the derived evolution. However, we find that the standard (M82-based) assumption of the typical radio spectral energy distribution (SED) for star-forming galaxies is inconsistent with our results. This suggests a more complex shape of the typical radio SED for star-forming galaxies, and that imperfect $K$ corrections in the radio may govern the derived redshift trend of $q_{\rm TIR}$. Lastly, we present a redshift-dependent relation between rest-frame 1.4GHz radio luminosity and star formation rate taking the derived redshift trend into account.

Soumis à arXiv le 28 Mar. 2017

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