[論文レビュー] GMASS ultradeep spectroscopy of galaxies at z~2 - VII. Sample selection and spectroscopy

J. Kurk, A. Cimatti+13 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Sep 7, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 106被引用数 63

ひとこと要約

本論文は、VLTのFORS2を用いてz~2における質量関数が極めて高いマスティブギャラクシーのGMASS超深赤外スペクトロスコピー調査を提示する。174対象が4.5 μmで検出されており、高質量であることを保証している。210個のスペクトロスコピー的赤方偏移（うち145個がz>1.4）を取得し、BzK選別法の正確性は82%で、混入率は11%にとどまり、z~2の質量関数が急激に形成される重要な時期における静止状態と星形成中ギャラクシーを研究するためのレガシーデータセットを提供する。

ABSTRACT

The populations of both quiescent and actively star-forming galaxies at 11.4, called Galaxy Mass Assembly ultra-deep Spectroscopic Survey (GMASS). To determine redshifts and physical properties, such as metallicity, dust content, dynamical masses, and star formation history, we performed ultra-deep spectroscopy with the red-sensitive optical spectrograph FORS2 at the VLT. Our sample consists of objects, within the CDFS/GOODS area, detected at 4.5 micron, to be sensitive to stellar mass rather than star formation intensity. The spectroscopic targets were selected with a photometric redshift constraint (z>1.4) and magnitude constraints (B(AB)<26, I(AB)<26.5), which should ensure that these are faint, distant, and fairly massive galaxies. We present the sample selection, survey design, observations, data reduction, and spectroscopic redshifts. Up to 30 hours of spectroscopy of 174 spectroscopic targets and 70 additional objects enabled us to determine 210 redshifts, of which 145 are at z>1.4. From the redshifts and photometry, we deduce that the BzK selection criteria are efficient (82%) and suffer low contamination (11%). Several papers based on the GMASS survey show its value for studies of galaxy formation and evolution. We publicly release the redshifts and reduced spectra. In combination with existing and on-going additional observations in CDFS/GOODS, this data set provides a legacy for future studies of distant galaxies.

研究の動機と目的

• 1<z<2の範囲におけるマスティブで静止状態および星形成中のギャラクシーのスペクトロスコピー的調査の不足を是正すること。
• 深赤外スペクトロスコピーを用いて、高赤方偏移ギャラクシーの物理的性質および進化状態を調査すること。
• 赤外光度測定法の限界を克服し、z>1.4のギャラクシーに対して赤方偏移と詳細なスペクトル診断を取得すること。
• 将来的なz~2におけるギャラクシー形成研究のためのレガシーリソースとして、公開可能な高品質なスペクトロスコピー的データセットを提供すること。

提案手法

• 4.5 μmの光度測定（m<23.0）を用いて、CDFS/GOODS領域から対象を選別し、高い星質量（log(M/M⊙)≥10.5）を保証する。
• 赤方偏移の光度測定による制約（zphot>1.4）および明るさの限界（BAB<26, IAB<26.5）を適用し、微弱で遠方、かつ質量の高いギャラクシーを選別する。
• VLTのFORS2を用いて超深赤外スペクトロスコピーを実施し、マスク1枚あたり11〜32時間の露出時間を使用した。
• 1回のスキャンによる波長補正と補正処理を実施し、赤マスクの背景補引を向上させるために、ドッタリング観測を実施した。
• 吸収線・発光線の特徴の同定および合成ギャラクシースペクトルとの相互相関を用いて赤方偏移を決定した。
• 1次元および2次元の簡略化済みスペクトル、スカイ背景、および光度測定およびスペクトロスコピー的データを含む包括的なGMASSカタログを公開した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CDFS領域におけるz>1.4のマスティブギャラクシーのスペクトロスコピー的赤方偏移分布はどのようなものであり、光度測定による推定と比較するとどうなるか？
• RQ2 このサンプルに適用されたBzK選別基準は、z>1.4のギャラクシーを同定する際にどの程度効率的で、どの程度の混入を示すか？
• RQ3 高赤方偏移マスティブギャラクシーの物理的性質（金属量、チリ含有量、星形成歴、動的質量）は何か？
• RQ4 これらのギャラクシーの赤方偏移および光度測定的性質は、z~2におけるギャラクシー質量集積およびダウンサイズのモデルにどのように寄与するか？
• RQ5 GMASSの赤方偏移は、CDFS領域における以前のスペクトロスコピー的測定をどの程度改善または確認するか？

主な発見

• 調査は210個のスペクトロスコピー的赤方偏移を取得したが、そのうち145個がz>1.4に位置し、CDFS領域における既知の高赤方偏移ギャラクシー数を顕著に増加させた。
• CDFS領域におけるz>1.5の既知のスペクトロスコピー的赤方偏移の80%がGMASS調査に由来しており、この赤方偏移範囲で支配的であることが示された。
• このサンプルに適用されたBzK選別基準は82%の効率性を示し、混入率はわずか11%にとどまり、z>1.4ギャラクシーの同定に有効であることが裏付けられた。
• 赤方偏移分布には顕著な不均一性と強いピークが見られ、特にz=1.6に顕著な過密度が確認され、大規模構造形成の兆候を示している。
• 174体の高赤方偏移対象のうち135体（77.6%）で確実な赤方偏移が得られ、そのうち133体がz>1.4に位置し、マスティブギャラクシーの標的化に高い成功を収めた。
• 210個の赤方偏移および簡略化済みスペクトル（うち135個は新規、44個は以前の測定よりさらに信頼性が高い）の公開により、高赤方偏移ギャラクシー研究の永続的レガシーリソースが提供された。