{"id":26963,"date":"2026-09-22T22:59:18","date_gmt":"2026-09-22T20:59:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/ben-wang\/"},"modified":"2026-10-31T11:33:38","modified_gmt":"2026-10-31T10:33:38","slug":"ben-wang","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/ben-wang\/","title":{"rendered":"Ben Wang"},"content":{"rendered":"","protected":false},"featured_media":26964,"template":"","meta":{"_acf_changed":false},"university_us_portfolio":[22],"class_list":["post-26963","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","university_us_portfolio-universiteit-leiden"],"acf":{"main_text":"","naam_van_het_proefschift":"Uncovering the Hidden Universe: Luminous Type-2 QSOs at Cosmic Noon and Beyond","samenvatting":"Decennia van multikanaalsurveys (zoals SDSS), voornamelijk uit objecten met\neen lage helderheid op lage roodverschuiving (\ud835\udc67 < 1), waar de verduisterde fractie verge-\nlijkbaar is met die van de Type-1-populatie en over het algemeen afneemt met toenemende\nhelderheid (bijv., Zakamska et al. 2003a; Reyes et al. 2008a; Lawrence & Elvis 2010a). Re-\ncente JWST-ontdekkingen van een overvloed aan verduisterde actieve populaties \u2014 zoals de\n\u2018Little Red Dots\u2019 (LRD\u2019s) bij \ud835\udc67 \u2248 4 \u2212 9 \u2014 wijzen echter op een drastisch hogere verduisterde\nfractie in het vroege heelal (Type-2:Type-1 \u2248 103\u22124 : 1) (bijv., Matthee et al. 2023; Greene\net al. 2023; Kocevski et al. 2023). Volgens het Soltan-argument impliceert dit dat significante\nSMBH-groei plaatsvond bij \ud835\udc67 \u2273 4. Het blijft echter onduidelijk of een even massieve ver-\nduisterde populatie ontbreekt in tellingen tijdens de kosmische middag (2 < \ud835\udc67 < 4), wat\naanzienlijke onzekerheid cre\u00ebert bij het in kaart brengen van de volledige geschiedenis van\nSMBH-accretie.\n\nOm deze kloof te overbruggen en de helderste Type-2 QSO\u2019s tijdens de kosmische middag\nen daarbuiten op te sporen, hebben wij een nieuwe mid-IR-selectietechniek ontwikkeld op\nbasis van fotometrie van SDSS, DESI en WISE. Door ons te richten op IR-heldere (fluxW4 > 5\nmJy), optisch zwakke (\ud835\udc5f > 23) en extreem rode (\ud835\udc5f \u2212 \ud835\udc4a 4 > 8.38) bronnen, hebben we een\npilotstudie uitgevoerd in SDSS Stripe 82, die later werd uitgebreid tot een \u223c14.000 deg2 grote\nhemelsurvey. Spectroscopische follow-up met Gemini\/GNIRS, Keck\/LRIS en Keck\/KCWI\nleverde een uitzonderlijk hoog succespercentage van 83% op, waarmee 53 nieuwe Type-2\nQSO\u2019s werden bevestigd. Cruciaal is dat, in tegenstelling tot eerdere surveys die voorname-\nlijk objecten op lage \ud835\udc67 vonden, 75% van onze nieuw ontdekte verduisterde QSO\u2019s zich bevindt\nop \ud835\udc67 > 2.\n\nAnalyse van hun spectrale energieverdelingen (SED\u2019s) onthult bolometrische helderhe-\nden van \ud835\udc3fbol = 1046.3 \u2212 1048.1 erg s\u22121 en SMBH-massa\u2019s van 108.2 \u2212 1010.0 \ud835\udc40 \u2299 (uitgaande van\nde Eddington-limiet). Vergeleken met eerder bekende Type-2 AGN vertoont onze steekproef\nhelderdere stoftori, rodere optisch-IR-kleuren en SED-vormen die opmerkelijk veel lijken op\ndie van JWST LRD\u2019s. Hun spectra vertonen een opvallende diversiteit: terwijl de meeste\nkarakteristieke smalle lijnen laten zien (FWHM < 2000 km s\u22121 ), onthult ongeveer een derde\nvan de steekproef brede H\ud835\udefc-emissie ondanks hun optische Type-2-classificaties.\n\nOm het circumgalactisch medium (CGM) van deze extreme bronnen te onderzoeken,\nvoerden we integrale-veldspectroscopie uit met Keck\/KCWI en submillimeterwaarnemin-\ngen met ALMA. We stelden vast dat 80% (12\/14) van de onderzochte Type-2 QSO\u2019s enorme\nLy\ud835\udefc-nevels bezit die zich uitstrekken over > 20\u2032\u2032 (\u223c 160 kpc), waarbij sommige uitgebreide\nCIV- en HeII-emissie vertonen, wat wijst op buitengewoon gasrijke omgevingen. Aanvul-\nlende ALMA-waarnemingen van [CI] en CO(4-3) voor zes objecten op \ud835\udc67 \u223c 2 tonen aan dat\ndeze verduisterde QSO\u2019s zich in massieve halo\u2019s bevinden, inclusief \u00e9\u00e9n extreem systeem dat\nomringd wordt door drie begeleidende sterrenstelsels.\n\nUiteindelijk levert dit onderzoek drie belangrijke conclusies op met betrekking tot de\nevolutie van QSO\u2019s: (1) De aanzienlijke spectrale diversiteit binnen onze steekproef \u2014 in\nhet bijzonder de aanwezigheid van brede H\ud835\udefc in ogenschijnlijk verduisterde bronnen \u2014 geeft\naan dat de Type-1\/Type-2-tweedeling niet uitsluitend verklaard kan worden door een een-\nvoudige, op ori\u00ebntatie gebaseerde unificatie; evolutionaire en intrinsieke fysische variaties\nmoeten een rol spelen. (2) Hoewel de verduisterde fractie bij lage roodverschuiving strikt\nafneemt met toenemende helderheid, heeft onze survey met succes een populatie van de\nhelderste QSO\u2019s blootgelegd die tijdens de kosmische middag zwaar verduisterd blijven,\nwaardoor traditionele classificatiegrenzen vervagen en een continue populatie van QSO\u2019s\nmet gemengde eigenschappen bij hoge roodverschuiving wordt aangetoond. (3) Onze ro-\nbuste multi-golflengte-aanpak bewijst dat mid-IR-selectie een zeer effici\u00ebnte methode is\nom systematisch de helderste verduisterde zwarte gaten in het verre heelal te ontdekken en\nte bestuderen.\n\nDe snelle evolutie van kunstmatige intelligentie (AI) \u2014 van traditionele neurale netwer-\nken tot moderne Large Language Models (LLM\u2019s) \u2014 heeft onze wetenschappelijke methodo-\nlogie fundamenteel hervormd. Tegelijkertijd heeft de exponenti\u00eble groei van astronomische\ngegevens uit moderne hemelsurveys het vakgebied getransformeerd, wat zowel ongekende\nkansen als formidabele analytische uitdagingen met zich meebrengt. In dit nieuwe, data-\ngedreven tijdperk is de vraag hoe AI-technologie\u00ebn het beste met wetenschappelijk onder-\nzoek kunnen worden ge\u00efntegreerd, niet alleen om gegevens te verwerken maar om werkelijk\nnieuwe wetenschap te ontdekken en te formuleren, uitgegroeid tot een bepalende kwestie\nvan onze generatie. Om dit aan te pakken, hebben wij een convolutioneel neuraal netwerk\n(CNN) ontwikkeld om automatisch gedempte Ly\ud835\udefc-systemen (DLA\u2019s) te identificeren binnen\nde Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)-survey, waarmee we de buitengewone ef-\nfici\u00ebntie van machinaal leren demonstreren voor het extraheren van zwakke signalen uit\nenorme astronomische datasets. Bovendien ontwierpen we een nieuwe benchmark om het\nfysisch redeneervermogen en de visueel-dynamische capaciteiten van state-of-the-art grote\nmultimodale modellen (LMM\u2019s) te evalueren met behulp van gesimuleerde biljartscenario\u2019s,\nwaarmee we de grenzen van het machinale begrip van natuurwetten verkennen. Vooruitkij-\nkend ligt de volgende grens in de transitie van AI van een passief analytisch instrument naar\neen actieve samenwerkingspartner die in staat is tot autonome hypothesevorming en com-\nplex fysisch redeneren. Uiteindelijk zullen deze geavanceerde basismodellen fungeren als\nde cruciale brug tussen heterogene multi-golflengtedatasets en de theoretische astrofysica,\nwaardoor volledig nieuwe paradigma\u2019s van kosmische ontdekking worden ontsloten.","summary":"Decades of multi-wavelength surveys (such as SDSS), primarily focusing on low-luminosity objects at low redshift (\ud835\udc67 < 1), where the obscured fraction is comparable to that of the Type-1 population and generally decreases with increasing luminosity (e.g., Zakamska et al. 2003a; Reyes et al. 2008a; Lawrence & Elvis 2010a). However, recent JWST discoveries of an abundance of obscured active populations\u2014such as the \u2018Little Red Dots\u2019 (LRDs) at \ud835\udc67 \u2248 4 \u2212 9\u2014point to a drastically higher obscured fraction in the early universe (Type-2:Type-1 \u2248 103\u22124 : 1) (e.g., Matthee et al. 2023; Greene et al. 2023; Kocevski et al. 2023). According to the Soltan argument, this implies that significant SMBH growth occurred at \ud835\udc67 \u2273 4. Nevertheless, it remains unclear whether an equally massive obscured population is missing from counts during cosmic noon (2 < \ud835\udc67 < 4), creating considerable uncertainty in mapping the full history of SMBH accretion.\n\nTo bridge this gap and track the brightest Type-2 QSOs during cosmic noon and beyond, we have developed a new mid-IR selection technique based on photometry from SDSS, DESI, and WISE. By focusing on IR-bright (fluxW4 > 5 mJy), optically faint (\ud835\udc5f > 23), and extremely red (\ud835\udc5f \u2212 \ud835\udc4a 4 > 8.38) sources, we conducted a pilot study in SDSS Stripe 82, which was later expanded to a \u223c14,000 deg2 sky survey. Spectroscopic follow-up with Gemini\/GNIRS, Keck\/LRIS, and Keck\/KCWI yielded an exceptionally high success rate of 83%, confirming 53 new Type-2 QSOs. Crucially, in contrast to earlier surveys that primarily found objects at low \ud835\udc67, 75% of our newly discovered obscured QSOs are located at \ud835\udc67 > 2.\n\nAnalysis of their spectral energy distributions (SEDs) reveals bolometric luminosities of \ud835\udc3fbol = 1046.3 \u2212 1048.1 erg s\u22121 and SMBH masses of 108.2 \u2212 1010.0 \ud835\udc40 \u2299 (assuming the Eddington limit). Compared to previously known Type-2 AGN, our sample exhibits brighter dust tori, redder optical-IR colors, and SED shapes remarkably similar to those of JWST LRDs. Their spectra show striking diversity: while most exhibit characteristic narrow lines (FWHM < 2000 km s\u22121 ), approximately one-third of the sample reveals broad H\ud835\udefc emission despite their optical Type-2 classifications.\n\nTo investigate the circumgalactic medium (CGM) of these extreme sources, we performed integral-field spectroscopy with Keck\/KCWI and submillimeter observations with ALMA. We determined that 80% (12\/14) of the studied Type-2 QSOs possess enormous Ly\ud835\udefc nebulae extending over > 20\u2032\u2032 (\u223c 160 kpc), with some showing extended CIV and HeII emission, indicating exceptionally gas-rich environments. Supplementary ALMA observations of [CI] and CO(4-3) for six objects at \ud835\udc67 \u223c 2 demonstrate that these obscured QSOs reside in massive halos, including one extreme system surrounded by three companion galaxies.\n\nUltimately, this research yields three important conclusions regarding the evolution of QSOs: (1) The significant spectral diversity within our sample\u2014in particular, the presence of broad H\ud835\udefc in apparently obscured sources\u2014indicates that the Type-1\/Type-2 dichotomy cannot be solely explained by a simple, orientation-based unification; evolutionary and intrinsic physical variations must play a role. (2) Although the obscured fraction at low redshift strictly decreases with increasing luminosity, our survey successfully uncovered a population of the brightest QSOs that remain heavily obscured during cosmic noon, blurring traditional classification boundaries and demonstrating a continuous population of QSOs with mixed properties at high redshift. (3) Our robust multi-wavelength approach proves that mid-IR selection is a highly efficient method for systematically discovering and studying the brightest obscured black holes in the distant universe.\n\nThe rapid evolution of artificial intelligence (AI)\u2014from traditional neural networks to modern Large Language Models (LLMs)\u2014has fundamentally reshaped our scientific methodology. Simultaneously, the exponential growth of astronomical data from modern sky surveys has transformed the field, bringing both unprecedented opportunities and formidable analytical challenges. In this new, data-driven era, the question of how AI technologies can be best integrated with scientific research, not just to process data but to truly discover and formulate new science, has emerged as a defining issue of our generation. To address this, we have developed a convolutional neural network (CNN) to automatically identify Damped Ly\ud835\udefc systems (DLAs) within the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) survey, demonstrating the extraordinary efficiency of machine learning for extracting weak signals from vast astronomical datasets. Furthermore, we designed a new benchmark to evaluate the physical reasoning and visual-dynamic capabilities of state-of-the-art large multimodal models (LMMs) using simulated billiard scenarios, exploring the limits of machine understanding of natural laws. Looking ahead, the next frontier lies in the transition of AI from a passive analytical tool to an active collaborative partner capable of autonomous hypothesis generation and complex physical reasoning. Ultimately, these advanced foundational models will serve as the crucial bridge between heterogeneous multi-wavelength datasets and theoretical astrophysics, unlocking entirely new paradigms of cosmic discovery.","auteur":"Ben Wang","auteur_slug":"ben-wang","publicatiedatum":"7 oktober 2026","taal":"NL","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/benwang?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/d1eff552-e09b-4b85-acd8-228ef91e8d85\/highres","url_epub":"","ordernummer":"19710","isbn":"","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Universiteit Leiden","afbeeldingen":26964,"video_url":"","podcast_url":"","naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Universiteit Leiden","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/26963","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/26964"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=26963"}],"wp:term":[{"taxonomy":"university_us_portfolio","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/university_us_portfolio?post=26963"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}