[論文レビュー] A search for clusters at high redshift - III. Candidate H-alpha emitters and EROs in the PKS 1138-262 proto-cluster at z=2.16

J. D. Kurk, L. Pentericci+2 more|ArXiv.org|Oct 7, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 61

ひとこと要約

本研究では、z=2.16 における電波銀河 PKS 1138−262 の周囲に、VLT の深紫外赤外画像を用いて高赤方偏移の原始団を特定した。Hα発光体 40 個と非常に赤い対象（EROs）44 個が検出され、電波銀河の周囲で密度が高まっている。これらの集団の空間的クラスタリングと赤方偏移の一貫性から、束縛質量が約 10¹⁵ M☉ の高密度で進化する団の前身であることが確認された。

ABSTRACT

In this paper we present deep VLT multi wavelength imaging observations of the field around the radio galaxy PKS 1138-262 aimed at detecting and studying a (potential) proto-cluster centered at this radio source. PKS 1138-262 is a massive galaxy at z=2.16, located in a dense environment as indicated by optical, X-ray and radio observations. We had already found an over-density of Ly-alpha emitting galaxies in this field, consistent with a proto-cluster structure associated with the radio galaxy. In addition, we find 40 candidate H-alpha emitters that have nominal rest frame equivalent width > 25 Angstrom within 1.8 Mpc and 2000 km/s of the radio galaxy. Furthermore, we find 44 objects with I - K > 4.3. This number of extremely red objects (EROs) is about twice the number found in blank field ERO surveys, suggesting that some EROs in this field are part of the proto-cluster. The density of H-alpha emitters and extremely red objects increases towards the radio galaxy, indicating a physical association. From comparisons with other K band, ERO, H-alpha and Ly-alpha surveys, we conclude that PKS 1138-262 is located in a density peak which will evolve into a cluster of galaxies.

研究の動機と目的

• 多波長画像を用いて、z=2.16 における電波銀河 PKS 1138−262 の周囲に高赤方偏移の原始団が存在するかを調査すること。
• この領域における候補 Hα 発光体および非常に赤い対象（EROs）を特定・特徴づけ、高密度な初期環境における銀河集団を調査すること。
• Hα 発光体および EROs の過剰密度が、電波銀河と物理的に関連しているか、あるいは形成中の団を示唆するかを特定すること。
• Hα 発光体と Lyα 発光体の空間的分布および物理的性質を比較し、進化段階と環境的影響を推論すること。

提案手法

• VLT を用いて、PKS 1138−262 の領域における近赤外 Ks バンドおよび光学画像を取得し、銀河を検出した。
• Hα 線の静止系等価幅が 25 Å 以上の候補 Hα 発光体は、i′- および r′-バンド画像と色選別法を用いて選別した。
• 非常に赤い対象（EROs）は、I−K > 4.3 の色選別法により特定した。これは、進化した星形成集団またはほこりによる減光を示す高赤方偏移銀河の代理指標である。
• 空間的クラスタリング解析を実施し、Hα 発光体および EROs が電波銀河および空領域調査と比較して過剰密度を示すかを評価した。
• 色絶対等級図（J−K 対 K）を構築し、z=2.2 の消光なし楕円銀河モデルと観測集団を比較した。
• Lyα 発光体候補を赤外データと照合し、Hα 発光体と比較して空間的分布および Lyα/Hα フラックス比を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PKS 1138−262 の領域に、z=2.16 の原始団と整合する Hα 発光体および EROs の顕著な過剰密度が存在するか？
• RQ2 Hα 発光体および EROs は電波銀河と物理的に関連しているのか、それとも偶然の投影にすぎないのか？
• RQ3 この高赤方偏移環境における Hα 発光体と Lyα 発光体の空間的分布および物理的性質は、どのように比較されるか？
• RQ4 PKS 1138−262 の周囲の原始団構造の推定質量および進化可能性は何か？
• RQ5 観測された EROs や Hα 発光体は、高赤方偏移における消光なし楕円銀河か、ほこりを含む星形成銀河を示唆するか？

主な発見

• 電波銀河から 1.8 Mpc および 2000 km s⁻¹ の範囲内に、静止系等価幅が 25 Å 以上の候補 Hα 発光体 40 個が検出され、高密度環境を示している。
• I−K > 4.3 を満たす EROs が 44 個特定され、空領域調査と比較して表面密度が約 2 倍にのぼり、原始団に関連する物理的過剰密度を示唆している。
• Hα 発光体および EROs の空間的密度は、電波銀河に近づくにつれて増加しており、原始団構造と物理的に関連していることを確認した。
• Hα 発光体は通常の Lyα 発光体と比較して、より低い Lyα/Hα フラックス比（≤1.1）を示しており、深刻なほこりによる減光または中性水素吸収を示唆している。
• 2 個の Hα 発光体が ERO としても分類された。これは、z≈2.2 のほこりを含む星形成爆発銀河である可能性を示しており、高密度環境における高赤方偏移での星形成と整合的である。
• Hα 発光体は Lyα 発光体と比較して空間的により集中しており、原始団のポテンシャル井戸に沈殿している可能性が示唆され、より進化していると考えられる。