[論文レビュー] Accurate SEDs and selection effects for high-redshift dusty galaxies: a new hot population to discover with Spitzer?

A. W. Blain, S. C. Chapman+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 22, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 2

ひとこと要約

本稿は、高赤方偏移のサブミリメートル選択銀河（SMGs）のスペクトルエネルギー分布（SEDs）を調査し、赤方偏移 z ≈ 2–3 の領域に、明るくほこりが多く、より高温のほこり温度（最大約60 K）を持つ、現在のサブミリメートル調査で検出されていない大きな人口が存在することを明らかにした。これらの銀河は、銀河間赤外背景の100 µm領域のおよそ1/3を占めると考えられ、深さのあるスパイトル24 µm観測で容易に検出可能であるため、既存のスパイトルデータを用いて新たな人口を探索できる可能性がある。

ABSTRACT

The spectral energy distributions (SEDs) of dust-enshrouded galaxies with powerful restframe far-infrared(IR) emission have been constrained by a range of ground-based and space-borne surveys. The IRAS catalog provides a reasonably complete picture of the dust emission from nearby galaxies (at redshifts of order 0.1) that are typically less luminous than about 10 to the 12 solar luminosities. However, at higher redshifts, the observational coverage from all existing far-IR and submillimeter(submm) surveys is much less complete. Here we investigate the SEDs of a new sample of high-redshift submm-selected galaxies (SMGs), for which redshifts are known, allowing us to estimate reliable luminosities and characteristic dust temperatures. We demonstrate that a wide range of SEDs is present in the population, and that a substantial number of luminous dusty galaxies with hotter dust temperatures could exist at similar redshifts (of order 2 to 3), but remain undetected in existing submm surveys. These hotter galaxies could be responsible for about a third of the extragalactic IR background radiation at a wavelength of about 100 microns. The brightest of these galaxies would have far-IR luminosities of order 10 to the 13 solar luminosities and dust temperatures of order 60 K. Galaxies up to an order of magnitude less luminous with similar SEDs will be easy to detect and identify in the deepest Spitzer observations of extragalactic fields at 24 microns.

研究の動機と目的

• 既存の遠赤外線およびサブミリメートル調査が高赤方偏移のほこりを含む銀河をどれだけ完全に検出できているかを評価すること。
• 既知の赤方偏移を持つサブミリメートル選択銀河（SMGs）のスペクトルエネルギー分布（SEDs）を特徴づけること。
• 赤方偏移 z ≈ 2–3 の領域で、明るく高温ほこりの銀河が見逃されている可能性がある選択効果を同定すること。
• これらの銀河が深さのあるスパイトル24 µm観測でどれほど検出可能かを評価すること。

提案手法

• 既知の赤方偏移を持つ高赤方偏移サブミリメートル選択銀河（SMGs）のサンプルを分析し、信頼性の高い全放射出力とほこり温度を導出する。
• 広い範囲の観測波長および静止系遠赤外線特性におけるSEDを構築し、比較する。
• 赤方偏移および放射出力の制約を用いて、高赤方偏移のほこりを含む銀河におけるほこり温度の期待される分布をモデル化する。
• SEDモデリングを用いて、高温ほこり銀河が銀河間赤外背景（EIRB）に与える寄与を推定する。
• SEDおよびフラックス予測に基づき、これらの銀河が深さのあるスパイトル24 µm調査でどれほど検出可能かを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移が既知の高赤方偏移サブミリメートル選択銀河（SMGs）における、ほこり温度およびSEDの形状の範囲は何か？
• RQ2 赤方偏移 z ≈ 2–3 の明るくほこりの多い銀河は、遠赤外線放射出力が非常に高いにもかかわらず、なぜ既存のサブミリメートル調査で検出されないのか？
• RQ3 高温ほこり銀河は、100 µmにおける銀河間赤外背景（EIRB）にどの程度寄与しているか？
• RQ4 未検出の高温ほこり銀河は、深さのあるスパイトル24 µm調査で検出可能か？
• RQ5 未検出の銀河のうち、最も検出可能なサブセットの放射出力およびほこり温度特性は何か？

主な発見

• 赤方偏移 z ≈ 2–3 における、ほこり温度が最大約60 Kの高赤方偏移のほこりを含む銀河の大きな人口が、現在のサブミリメートル調査で検出されていない。
• これらの高温ほこり銀河は、100 µmにおける銀河間赤外背景のおよそ1/3を占めると考えられる。
• 最も明るい銀河は、全放射出力が約10^13太陽光度、ほこり温度が約60 Kに達する。
• 同様のSEDを持つが、放射出力が1個のオーダー低い銀河は、最も深いスパイトル24 µm観測で容易に検出可能である。
• SMGsにおけるSEDの多様性は、現在のサブミリメートル調査が高赤方偏移の高温ほこり系において不完全であることを示している。
• 本研究の結果は、スパイトルの24 µmデータを用いて、サブミリメートル調査で見逃された高赤方偏移のほこりを含む銀河の新たな人口を発見できる可能性を示唆している。