[論文レビュー] An ultra-deep ISOCAM observation through a cluster-lens

B. Altieri, L. Metcalfe+11 more|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、赤方偏移レンズクラスタを通じて赤外線宇宙望遠鏡（ISO）を用いて7および15 μmにおける超深宇宙背景観測を実施し、レンズ効果によって増幅された微弱な中赤外線源を明らかにした。研究では、15 μmの数密度が急勾配（α₁₅ = −1.5 ± 0.3）であり、背景強度が高く（5 ± 1） × 10⁻⁹ W m⁻² sr⁻¹であったことから、遠方銀河における強い進化が示唆され、これまでの限界を超えて微弱なMIR源が検出されたことが判明した。

ABSTRACT

We present results of ultra-deep ISOCAM observations through a cluster-lens at 7 and 15 micron with the Infrared Space Observatory (ISO) satellite. These observations reveal a large number of luminous Mid-Infrared (MIR) sources. Cross-identification in the optical and Near-Infrared (NIR) wavebands shows that about half of the 7 micron sources are cluster galaxies. The other 7 micron and almost all 15 micron sources are identified as lensed distant galaxies. Thanks to the gravitational amplification they constitute the faintest MIR detected sources, allowing us to extend the number counts in both the 7 and 15 micron bands. In particular, we find that the 15 micron counts have a steep slope alpha_15 = -1.5 +/- 0.3 and are large, with N_15 (>30 microJy}) = 13 +/- 5 per square arcmin. These numbers rule out non-evolutionary models and favour very strong evolution. Down to our counts limit, we found that the resolved 7 and 15 microns background radiation intensity is respectively (2 +/-0.5) 10^(-9) and (5 +/-1) 10^(-9) W m^(-2) sr^(-1).

研究の動機と目的

• 重力レンズ効果による増幅を用いて、中赤外線源カウントの微弱な端末を調査すること。
• クラスターレンズを通した超深宇宙背景観測で検出された中赤外線源の性質を特定すること。
• これまでに達成された中で最も低いフラックス限界まで、中赤外線背景放射強度を測定すること。
• 観測されたカウントを予測と比較することで、非進化モデルによる宇宙背景光の検証を行うこと。
• レンズ効果を受けて遠方銀河が中赤外線背景に果たす寄与を特定すること。

提案手法

• 赤外線宇宙望遠鏡（ISO）衛星を用いて、7および15 μmにおける超深宇宙背景観測を実施した。
• 前方に位置するクラスタが発生させる重力レンズ効果を活用し、通常の感度限界を超えて微弱な中赤外線源を増幅した。
• 光学および近赤外線データとの中赤外線源のクロス識別を実施し、その性質（クラスタ銀河対、レンズ効果を受けて遠方の銀河）を分類した。
• 7および15 μmバンドにおける数密度を測定し、レンズ増幅および調査領域補正を加えた。
• 検出された源からのフラックス統合を用いて、解像された中赤外線背景放射強度を算出した。
• 15 μmの数密度カウントをべき乗則モデルにフィットさせ、傾きα₁₅を導出し、進化モデルを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レンズ増幅によって明らかにされた中赤外線源の15 μmにおける真の数密度勾配は何か？
• RQ2 7 μmの源のうち、何パーセントがクラスタ銀河であり、何パーセントがレンズ効果を受けて遠方の銀河であるか？
• RQ3 観測された中赤外線背景強度は、非進化モデルの予測と比べてどう異なるか？
• RQ4 レンズ効果を受けて遠方の銀河が、7および15 μmにおける全中赤外線背景に果たす寄与は何か？
• RQ5 観測されたカウントは、非進化的宇宙背景光モデルを除外できるか？

主な発見

• 15 μmの数密度カウントは、α₁₅ = −1.5 ± 0.3という急勾配を示し、中赤外線源集団における強い進化を示唆している。
• 15 μmのカウントレートは高く、N₁₅(>30 μJy) = 13 ± 5 個/平方弧分であった。
• 解像された15 μm背景放射強度は (5 ± 1) × 10⁻⁹ W m⁻² sr⁻¹であり、非進化モデルの予測を著しく上回っていた。
• 7 μmの源の約半数がクラスタ銀河として特定されたが、残りの源およびほぼすべての15 μm源はレンズ効果を受けて遠方の銀河であった。
• 7 μmの背景放射強度は (2 ± 0.5) × 10⁻⁹ W m⁻² sr⁻¹であり、進化した銀河および星形成銀河からの寄与と整合的であった。
• 観測されたカウントは非進化的モデルを除外し、中赤外線源集団における強い進化を支持するものであった。