[論文レビュー] 100 deg$^2$ Mock Galaxy Cone for HI Surveys with the Early SKA

Danail Obreschkow, M. Meyer|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2014

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、赤方偏移z=0–1.2をカバーする100 deg²の模擬銀河カタログを提示する。これは、初期SKAサーベイ用にH i、光学的、および分子的性質をシミュレートしたものであり、1 μJyのピークfluxまで完全に検出可能なH i検出性能予測を可能にする。H i質量関数、ラインプロファイル、集積度の観測に高い忠実度を保ちつつ、K補正を用いた校正済みの光学的等級を含む。

ABSTRACT

We distribute an easy-to-use mock catalog of galaxies with detailed neutral atomic hydrogen (HI) and auxiliary molecular and optical properties. The catalog covers a field of 10-by-10 degrees and a redshift range of z=0-1.2. It contains galaxies with 21cm peak flux densities down to 1uJy and is, within this flux limit, complete for HI masses above 10^8 solar masses. Five random realisations of the catalog in ASCII format (~4GB/file) and subtables with HI flux limits of 10u Jy (~500MB/file) and 100uJy$ (~30MB/file) can be downloaded at http://ict.icrar.org/store/staff/do/s3sax.

研究の動機と目的

• 初期SKA H iサーベイの性能評価のため、現実的で公開可能な模擬銀河カタログを提供すること。
• 10×10 degの円錐領域（z=1.2まで）にわたる銀河における中性水素（H i）の分布と性質をモデル化し、SKA1-Survey Band 2の感度に一致させること。
• 1 μJyのピークflux制限下で、H i質量が10⁸ M☉を超えるものについて完全性を確保し、盲検サーベイのシミュレーションを信頼できるものとする。
• S3-SAX半アナリティカルモデルに、赤方偏移および形態に依存するK補正を用いた実験的データにフィットした、実際のRバンド等級と有効半径を含む光学的性質を追加すること。
• スターリングや統合解析における低H i質量銀河の欠落補正を可能にするために、全H i質量密度推定を支援すること。

提案手法

• カタログはミレニアム暗黒物質シミュレーションに適用されたDe Lucia & Blaizot (2007)の半アナリティカルモデルに、Obreschkow et al. (2009a–c)の物理的パラメータを組み合わせて生成された。
• H i質量とラインプロファイルは、ディスク形成とガス冷却の物理的モデルを用いて計算され、観測されたTully-Fisher関係および集積度と整合性を持つ。
• 光学的等級（Rバンド）は、赤方偏移および形態に依存するK補正を用いて、シミュレートされた絶対等級から導出された。このK補正は、Driver et al. (1994)およびWestra et al. (2010)の実験的データにフィットしている。
• 100 deg²の円錐領域の5つの独立した実現（右帰宿RA=36°, 108°, 180°, 252°, 324°, 緯度Dec=−30°）がカタログに含まれ、宇宙変動の評価が可能である。
• 1 μJyのピークflux制限が適用され、H i質量が10⁸ M☉を超えるものについて完全性が保証され、感度の異なる研究のための10 μJyおよび100 μJyのサブテーブルも提供されている。
• COラインフラックス、金属量、ブラックホール質量などの追加的性質は、S3-SAXウェブサイトから別途入手可能、または要請に応じて提供可能。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 模擬カタログは、赤方偏移z=0–1.2の範囲で、観測されたH i質量関数およびラインプロファイル分布をどの程度正確に再現しているか？
• RQ2 このカタログは、H i豊富な銀河の集積度、角運動量、ディスクサイズの性質をどの程度正確に捉えているか？
• RQ3 テストサンプルにおいて、実験的K補正を用いて導出された見かけのRバンド等級は、直接赤方偏移された実験的スペクトルエネルギー分布（SED）からの正確な等級とどの程度一致しているか？
• RQ4 1 μJyのflux制限が、特にz≈1のスターリング実験において、全H i質量密度推定に及ぼす影響は何か？
• RQ5 高赤方偏移でのΩ_HI(z)推定において、矮星銀河のH i質量が欠落している場合に、このカタログはどのように補正に利用できるか？

主な発見

• 模擬カタログは、1 μJyのピークflux制限下で、H i質量が10⁸ M☉を超えるものについて完全性を確保しており、盲検H iサーベイの検出統計が信頼できるものとなる。
• Tully-Fisher関係、H iライン幅分布、集積度の性質といった、主要な観測量が、100以上の学術論文で妥当性が確認された高い忠実度で再現されている。
• 実験的K補正を用いて導出された見かけのRバンド等級は、1,000個の銀河からなるテストサンプルにおいて、赤方偏移されたSEDからの正確な等級と約0.1 mag以内で一致している。
• 100 deg²の円錐領域の5つの独立した実現により、H iサーベイの性能予測における宇宙変動の堅牢な推定が可能である。
• カタログは、SKA1-Survey Band 2の性能シミュレーションを正確に可能にし、z=1.2で650 MHzの下限周波数が一致している。
• z≈1における全H i質量密度推定において、カタログのH i質量分解能の限界は、DLAおよびスターリングデータからの観測的推定と一致させるために、赤方偏移に依存するスケーリング係数（>1）を必要とする。