[論文レビュー] Extremely red galaxies at $z=5-9$ with MIRI and NIRSpec: dusty galaxies or obscured AGNs?

Guillermo Barro, Pablo G. Pérez‐González+28 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2023

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 8

ひとこと要約

論文は JWST CEERS を用いて z>5 の extremely red objects (EROs) 37個を同定し、MIRI/NIRSpec で 8 個を解析、 dusty massive galaxies あるいは obscured AGN の可能性を示し、解像度のない形態から AGN の支配性を示唆している。

ABSTRACT

We study a new population of extremely red objects (EROs) recently discovered by JWST based on their NIRCam colors F277W$-$F444W $>1.5$ mag. We find 37 EROs in the CEERS field with F444W $<28$ mag and photometric redshifts between $57$ by up to a factor $\sim$60. Similarly, if they are OSOs with luminosities in the L$_{ m bol}>10^{46-47}$ erg s$^{-1}$ range, their number would exceed that of bright blue QSOs by more than two orders of magnitude. Additional photometry at mid-IR wavelengths will reveal the true nature of the red continuum emission in these EROs and will place this puzzling population in the right context of galaxy evolution.

研究の動機と目的

• JWST NIRCam の色（F277W − F444W > 1.5 mag）を用いて高赤方偏移の extremely red galaxies を同定する。
• MIRI と NIRSpec で赤色 ERO 集団を特徴づけ、 dusty galaxies と obscured AGN のシナリオを区別する。
• ERO の恒星質量、塵減衰、赤方偏移分布、形態を推定する。
• 異なる物理解釈の下での数密度と銀河進化への影響を評価する。

提案手法

• CEERS フィールドで F277W − F444W > 1.5 mag かつ F444W < 28 mag の ERO を選択する。
• 二画像モードで PSF マッチング画像上のフォトメトリを SExtractor で実行する。
• EAZYpy でフォトメトリック redshift を計算し、FAST および BC03 ベースのモデルで stellの質量と AV を導出する。
• サブセットの 8 個の ERO に対して MIRI の検出と NIRSpec 的分光を組み合わせ、 dusty galaxy vs. obscured AGN の SED を検証する。
• Prospector および関連テンプレートを用いて、高 AV dusty galaxy や AGN-dominated continua を含む多様なシナリオで SED をモデル化する。
• GALFIT によるサイズを評価し、PSF と比較して解像度不足の形態を判断する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CEERS における F277W 選択 ERO の redshift 分布はどうなるか？
• RQ2 極端に赤い色は dusty な星形連続体、強い発光線、または AGN dominated continua によるのか？
• RQ3 これらの ERO の stellarly masses と dust attenuation はどの程度で、赤方偏移でどう変化するか？
• RQ4 観測された ERO は解像される形態か解像されない形態か、そしてそれはその性質をどう示すか？
• RQ5 MIRI/NIRSpec データは dusty galaxy か obscured AGN の性質と高質量端をどう制約し、数密度にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 37 EROs が F277W − F444W > 1.5 mag および F444W < 28 mag で同定され、フォト赤方偏移は 5 〜 7 の範囲、中央値 z = 6.9^{+1.0}_{-1.6}。
• EROs は SED が二峰性を示す：青い rest-frame UV 色（F150W − F200W ~ 0 mag）と long-wavelength 領域での赤い rest-frame optical、パワー則の傾き ~3–4。
• すべての F277W ERO は NIRCam バンドで unresolved の点源、サイズは PSF 解像度以下；MIRI 検出例も解像度不足の形態と一致。
• MIRI/NIRSpec データを持つ 8 個の ERO についての SED は dusty massive galaxies（log M*/M⊙ ~ 10, AV ≳ 3 mag）と obscured AGN のどちらのシナリオとも適合。
• いくつかの ERO は z > 7 で inferred stellar mass が notably high（log M*/M⊙ ≳ 10.5）で、確認されれば既存の恒星質量関数と銀河進化モデルに挑戦する。
• 長波長フォトメトリック（MIRI）が高 EW 発光線効果と真の連続体支配発光を区別するのに重要で、これらの天体の性質の特定を支援する。