[論文レビュー] Color-Selected High Redshift Galaxies and the HDF

Mark Dickinson|ArXiv.org|Feb 5, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、赤方偏移 z > 2 の高赤方偏移銀河をハッブル・ディープフィールド（HDF）で特定するため、912⊠におけるライマンブレイクを用いた色選別技術を提示している。この手法は、z ~ 3 の銀河を分離する有効性を示しており、赤方偏移 z ~ 3 の銀河の等級関数、チルト補正を施した星形成率、赤外データからの静止系光学的性質についての重要な結果を報告している。これにより、初期銀河形成を研究する基盤的枠組みが確立された。

ABSTRACT

The quality, depth, and multi-color nature of the Hubble Deep Field images makes them an excellent resource for studying galaxies at z > 2 using selection techniques based on the presence of the 912A Lyman break. I present a descriptive review of this method and of the properties of the objects which it identifies, and summarize spectroscopic progress on galaxies with 2 < z < 4 in the HDF. Using ground-based and HDF samples of Lyman break galaxies I discuss the luminosity function of galaxies at z ~ 3, and consider the effects of extinction on the star formation rates that are derived from the UV luminosity information. Infrared observations of the HDF provide data on the rest-frame optical properties of z ~ 3 galaxies, which are briefly described.

研究の動機と目的

• 深紫外画像データを用いて、912⊠におけるライマンブレイクを利用した高赤方偏移銀河を特定するための色選別法の開発と検証。
• ハッブル・ディープフィールドからの多波長データを用いて、z ~ 3 のライマンブレイク銀河の物理的性質を特徴づけること。
• 地上望遠鏡とHDFデータを統合することで、赤方偏移 z ~ 3 の高赤方偏移銀河の等級関数を測定すること。
• 赤方偏移 z ~ 3 の銀河において、チルト吸収が紫外線由来の星形成率に与える影響を評価すること。
• HDFからの赤外観測を用いて、z ~ 3 の銀河の静止系光学的性質を解釈すること。

提案手法

• ハッブル・ディープフィールドの多色画像を用い、静止系紫外線においてブレイクの赤方偏移側で急激に輝度が低下するライマンブレイクを検出する。
• 色-色図および色-等級選別法を用いて、赤方偏移 z > 2 の銀河、特に z ~ 3 の銀河を分離する。
• 地上望遠鏡のスペクトロスコピック赤方偏移とHDFの光度測定値を統合し、赤方偏移を確認するとともに物理的性質を導出する。
• 紫外線等級測定値を用いて星形成率を推定し、赤外データを用いてチルト吸収補正を施す。
• 赤外観測を用いて、z ~ 3 の銀河の静止系光学的等級とスペクトルエネルギー分布（SED）を調査し、星形成歴の理解を深める。
• HDFと地上調査データを統合することで、赤方偏移 z ~ 3 のライマンブレイク銀河の等級関数を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深紫外画像調査において、ライマンブレイク色選別法は高赤方偏移銀河を同定するうえでどの程度有効であるか？
• RQ2 HDFと地上調査データから導かれる赤方偏移 z ~ 3 の銀河の等級関数は何か？
• RQ3 赤方偏移 z ~ 3 の銀河において、チルト吸収は紫外線由来の星形成率をどの程度歪めるか？
• RQ4 赤外観測によって明らかにされた z ~ 3 の銀河の静止系光学的性質は何か？
• RQ5 赤方偏移 z ~ 3 のライマンブレイク銀河の物理的性質は、低赤方偏移銀河と比べてどう異なるか？

主な発見

• ライマンブレイク色選別法は、HDFにおいて赤方偏移 2 < z < 4 の高赤方偏移銀河の集団を効果的に同定できた。
• 赤方偏移 z ~ 3 の銀河の等級関数は、明るさの低い端の勾配が減少する傾向と整合的であり、明るさの低い銀河の数密度が非常に高いことを示唆している。
• チルト吸収は紫外線由来の星形成率に顕著な影響を与え、補正により推定される星形成率は平均で約2倍の低減が生じた。
• 赤外観測により、z ~ 3 の銀河は進化した星形成歴を持つ星族と整合する静止系Rバンド等級を示していることが判明し、顕著な古い星族成分が存在することが示唆された。
• スペクトロスコピック確認により、z ~ 3 の色選別候補の大多数が実際にライマンブレイク特徴を示す高赤方偏移銀河であることが確認された。
• HDFと地上調査データの統合により、赤方偏移 z ~ 3 における宇宙の星形成率密度の信頼性の高い推定値が得られた。