[論文レビュー] Cosmologically distant OH megamasers: A test of the galaxy merging rate at Z approximately 2 and a contaminant of blind HI surveys in the 21cm line

F. H. Briggs|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、宇宙論的に遠方のOHメガマーサー（明るいFIR放射を持つ銀河における1667/1665 MHzのマーサー）が、既存の電波望遠鏡を用いて赤方偏移z ≈ 1–3で検出可能であり、高赤方偏移（z ≈ 2）における銀河合体率の独立したプローブを提供することを提案している。さらに、OHマーサー信号が1200 MHz未満のブラインド21cm HIサーベイを汚染する可能性があり、特にz < 0.4の領域で、光学的または赤外線的フォローアップが行われない場合には高スペードクラウドと誤認される可能性があることを示している。

ABSTRACT

Bright OH megamaser galaxies, radiating 1667/1665 MHz lines, could be detected at redshifts from z from 1 to 3 in moderate integration times with existing radio telescopes. The superluminous FIR galaxies that host the megamasers are relatively rare at z equal 0, but they may have been more common at high redshift, if the galaxy merger rate increases steeply with redshift. Therefore, blind radio spectroscopic surveys at frequencies of 400 to 1000 Mhz can form an independent test of the galaxy merger rate as a function of time over the redshift interval z = 4 to 0.7. The redshift range z = 0.17 to 0.4 will be difficult to survey for OH masers, since spectroscopic survey signals will be confused with HI emission from normal galaxies at redshifts less than 0.3. In fact, the signals from OH masers are likely to dominate over 21cm line emission from normal galaxies at frequencies below 1200 MHz (i.e. large redshifts z_HI &gt; 0.18 and z_OH &gt; 0.4). Surveyors of nearby galaxies in the 21cm line may find that OH masers form a contaminant to deep, blind HI surveys for redshift velocities less than a few hundred kilometers per second. At frequencies just above 1420 MHz, sensitive sky surveys might detect OH masers, which could be mistaken for a population of ``infalling, compact High Velocity Clouds'' but would ultimately be traced to luminous FIR background galaxies at z equal 0.17 once optical and IR follow-up has been performed.

研究の動機と目的

• 既存の電波望遠鏡を用いて高赤方偏移（z ≈ 1–3）におけるOHメガマーサーの検出可能性を評価すること。
• OHマーサー調査が宇宙時間の経過に伴う銀河合体率の進化を独立して検証する手段として機能できるかどうかを評価すること。
• 特に低赤方偏移において、OHマーサーがブラインド21cm HIサーベイに汚染をもたらす可能性を特定すること。
• 近傍のスカイサーベイにおいてOHマーサーが高スペードコンパクトクラウドと誤識別されるリスクを検討すること。

提案手法

• 1667/1665 MHzのOHマーサー線の赤方偏移周波数をモデル化し、400–1000 MHz帯での検出可能性を評価する。
• 赤方偏移依存の合体率を仮定して、OHメガマーサーの期待される空間密度を推定する。
• 異なる赤方偏移における通常の銀河からの21cm HI放射とOHマーサーの電flux密度を比較する。
• 赤方偏移範囲z ≈ 0.17–0.4におけるOHマーサー信号とHI放射の混同の程度を評価する。
• 1420 MHz以上の周波数でOHマーサーが検出可能かどうかの可能性を評価する。
• 赤方偏移と周波数の議論を用いて、誤って識別されたマーサーが、実際には明るいFIR放射銀河に由来することを追跡する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ≈ 1–3におけるOHメガマーサーは、現在の電波望遠鏡を用いて中程度の積分時間で検出可能か？
• RQ2 OHマーサー調査が赤方偏移に伴う銀河合体率の進化をどの程度独立して制約できるか？
• RQ3 低赤方偏移におけるOHマーサー信号と通常の銀河からの21cm HI放射との強度はどのように比較されるか？
• RQ4 OHマーサーがブラインド21cm HIサーベイを汚染するリスクはどの程度で、特にz < 0.4の領域で顕著か？
• RQ5 OHマーサーが近傍のサーベイで高スペードコンパクトクラウドと誤認される可能性があり、どのように正しく同定できるか？

主な発見

• OHメガマーサーは、高光度であるため、中程度の積分時間で既存の電波望遠鏡を用いてz ≈ 1–3で検出可能である。
• ブラインドサーベイでOHメガマーサーを検出することは、z ≈ 2における銀河合体率の独立したテストを提供する可能性がある。
• 1200 MHz未満では、z_OH > 0.4 および z_HI > 0.18 の領域で、OHマーサー信号が通常の銀河からの21cm HI放射を上回る可能性が高い。
• 21cm線で近傍銀河をサーベイすることは、特に赤方偏移速度が300 km/s未満の領域でOHマーサーによる汚染を受ける可能性がある。
• 1420 MHz以上の周波数で検出されたOHマーサーは、インフライルの高スペードクラウドと誤認される可能性があるが、フォローアップ観測により最終的にz ≈ 0.17における明るいFIR放射銀河に由来することが特定可能である。
• 赤方偏移範囲z ≈ 0.17–0.4は、OHマーサーとHI放射の信号が混同するため、顕著な観測的課題を呈する。