[論文レビュー] Census of the Local Universe (CLU) I: Characterization of Galaxy Catalogs from Preliminary Fields

D. Cook, M. M. Kasliwal+12 more|arXiv (Cornell University)|Oct 13, 2017

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、パラモール48インチ望遠鏡を用いて3626の点向を用い、約3πの天の川をカバーする大規模なH$\alpha$調査、すなわちローカル・ユニバースの人口調査（CLU）を提示する。90%の完全性を達成するH$\alpha$フラックス限界は$10^{-14}$ erg/s/cm$^2$である。200 Mpcで星形成に関して85%の完全性、星質量に関して70%の完全性を達成しており、5σの色超過に対して高赤方偏移銀河からの混入は8%未満であり、青いブルーベリーとグリーンピースのようなレアな極端銀河の発見が可能である。

ABSTRACT

We present a Census of the Local Universe (CLU) -- a combination of the largest area H$\alpha$ survey for nearby emission-line galaxies to date as well as a compilation of all publicly available galaxy catalogs out to a distance of 200 Mpc. With the Palomar 48-inch telescope, our H$\alpha$ survey images $\approx$3$\pi$ of the sky (3626 pointings) in 4 narrowband filters to an H$\alpha$ flux limit of $10^{-14}$ erg/s/cm$^2$ at 90% completeness. To characterize the completeness and contamination of the H$\alpha$ survey, we undertook a study of 14 preliminary fields (0.3% of total pointings) where we have obtained spectroscopic follow-up of all galaxy candidates with no previous distance information and a narrow-band color excess greater than 2.5$\sigma$. Comparison of the resulting CLU-H$\alpha$ galaxy catalog to a statistically complete sample of star-forming galaxies in a 11 Mpc volume (the LVL sample), we find that the H$\alpha$ survey would be complete to 85% in star-formation (using H$\alpha$ flux corrected for extinction as a proxy) and 70% in stellar mass at 200 Mpc. The contamination from high-redshift galaxies is lower than 8% (40%) for a 5$\sigma$ (2.5$\sigma$) color excess. Even with just 290 emission-line galaxies in the 14 preliminary fields, we find several interesting objects: 7 newly discovered blue compact dwarfs (aka, blueberries), 1 new green pea, 1 new QSO, and a known planetary nebula. The extreme galaxies (green pea and blueberries) have high star formation rates, low stellar masses, and low metallicities and could be local analogs to higher redshift primordial galaxies. The existence of these objects in our preliminary H$\alpha$ sample exemplifies that the full CLU-H$\alpha$ survey can be used as a discovery machine for a wide variety of objects in our own Galaxy and extreme galaxies out to intermediate redshifts.

研究の動機と目的

• 広域H$\alpha$調査を用いて、ローカル・ユニバース内の発光線銀河の包括的インventリーを作成すること。
• 予備フィールドにおける分光的フォローアップを用いて、H$\alpha$調査の完全性と混入レベルを特徴づけること。
• ブルーバックド・ドレインやグリーンピースのような、高赤方偏移原始銀河のローカルアナログであるレアで極端な銀河を特定・カタログ化すること。
• 比較のための統計的に完全な星形成銀河のサンプルを構築すること。

提案手法

• パラモール48インチ望遠鏡を用いて、約3πの空域をカバーする3626の点向で、深さのあるH$\alpha$ナローバンド調査を実施した。
• H$\alpha$に中心を置いた4つのナローバンドフィルターを適用し、90%の完全性を達成するフラックス限界を$10^{-14}$ erg/s/cm$^2$とした。
• 14の予備フィールドで、距離データのないH$\alpha$候補および色超過が2.5σを超えるものに対して分光的フォローアップを実施した。
• CLU-H$\alpha$カタログを、星形成銀河の統計的に完全な11 Mpcボリュームサンプル（LVLサンプル）と比較し、完全性と混入を評価した。
• 星形成速度の代理指標として、減光補正済みH$\alpha$フラックスと星質量を用いて、調査のパフォーマンスを評価した。
• 極端な発光線および形状的特徴に基づき、ブルーベリー、グリーンピース、QSOを含む珍しい物体を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 200 Mpcまでの距離における、CLU-H$\alpha$調査の星形成銀河検出の完全性はどの程度か？
• RQ2 H$\alpha$選択サンプルにおける高赤方偏移銀河からの混入レベルはどの程度で、色超過しきい値にどのように依存するか？
• RQ3 ブルーバックド・ドレインやグリーンピースのような珍しい極端銀河を同定するのに、H$\alpha$調査はどの程度効果的か？
• RQ4 H$\alpha$調査は、ローカルボリュームにおける星質量および星形成速度の真の分布をどの程度回復できるか？
• RQ5 CLU調査は、高赤方偏移原始銀河のローカルアナログを発見するツールとして機能できるか？

主な発見

• CLU-H$\alpha$調査は、減光補正済みH$\alpha$フラックスを星形成速度の代理指標として用いることで、200 Mpcまでの距離で星形成に関して85%の完全性を達成している。
• 200 Mpcで星質量に関して70%の完全性を達成しており、低質量の星形成銀河に対する高い感度を示している。
• 5$\sigma$の色超過しきい値では、高赤方偏移銀河からの混入は8%未満であり、2.5$\sigma$のしきい値では40%未満である。
• 14の予備フィールドでのみ、290個の発光線銀河が検出され、そのうち7つは新たに発見されたブルーバックド・ドレイン（ブルーベリー）、1つは新たに発見されたグリーンピース、1つは新たに発見されたQSOであった。
• ブルーベリーとグリーンピースのような極端銀河の存在は、低金属量・高特異星形成速度を持つ物体を検出できる調査の能力を裏付けている。
• これらの極端銀河がサンプルに存在することは、それらが高赤方偏移原始銀河のローカルアナログとしての役割を果たしていることを支持し、CLU調査が珍しい天体物理学的対象を発見するための有効なツールであることを検証している。