[論文レビュー] GOODS-ALMA: 1.1 mm galaxy survey - I. Source catalogue and optically dark galaxies

Maximilien Franco, D. Elbaz+37 more|Figshare|Mar 1, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 161被引用数 56

ひとこと要約

69 arcmin^2の広域ALMA 1.1 mm調査 GOODS-Southで、>0.7 mJyカットオフかつ>80%の純度を満たす頑健なソースを20件検出；4つのHST-dark銀河を含み、中央値赤方偏移z≈2.92、中央値の恒星質量は約1.1×10^11 M⊙。

ABSTRACT

We present a 69 arcmin$^2$ ALMA survey at 1.1mm, GOODS-ALMA, matching the deepest HST-WFC3 H-band part of the GOODS-South field. We taper the 0"24 original image with a homogeneous and circular synthesized beam of 0"60 to reduce the number of independent beams - thus reducing the number of purely statistical spurious detections - and optimize the sensitivity to point sources. We extract a catalogue of galaxies purely selected by ALMA and identify sources with and without HST counterparts down to a 5$σ$ limiting depth of H=28.2 AB (HST/WFC3 F160W). ALMA detects 20 sources brighter than 0.7 mJy in the 0"60 tapered mosaic (rms sensitivity =0.18 mJy/beam) with a purity greater than 80%. Among these detections, we identify three sources with no HST nor Spitzer-IRAC counterpart, consistent with the expected number of spurious galaxies from the analysis of the inverted image; their definitive status will require additional investigation. An additional three sources with HST counterparts are detected either at high significance in the higher resolution map, or with different detection-algorithm parameters ensuring a purity greater than 80%. Hence we identify in total 20 robust detections. Our wide contiguous survey allows us to push further in redshift the blind detection of massive galaxies with ALMA with a median redshift of $z$=2.92 and a median stellar mass of M$_{\star}$ = 1.1 $ imes 10^{11}$M$_\odot$. Our sample includes 20% HST-dark galaxies (4 out of 20), all detected in the mid-infrared with IRAC. The near-infrared based photometric redshifts of two of them $z\sim$4.3 and 4.8) suggest that these sources have redshifts $z$>4. At least 40% of the ALMA sources host an X-ray AGN, compared to 14% for other galaxies of similar mass and redshift. The wide area of our ALMA survey provides lower values at the bright end of number counts than single-dish telescopes

研究の動機と目的

• 質量の高赤shift銀河における塵による星形成の研究を、事前のソースバイアスなしに動機づける。
• GOODS-Southで unbiasedな広域ALMA 1.1 mmソースカタログを構築する。
• ALMA検出サンプルへの光学的に暗い（HST-dark）銀河の寄与を定量化する。
• よく研究された領域におけるALMA検出銀河の赤shiftと恒星質量分布を特徴づける。

提案手法

• 0.60″のテーパード合成ビームを用いて1.1 mmの69 arcmin^2のALMAモザイクを設計し、点源検出を最適化し偽陽性を抑制。
• キャリブレーションとイメージングにはCASAを使用し、頑健なソース抽出のために均一なモザイクを作成するために0.60″ビームテーパーを適用。
• Blobcatを用いてダーティマップ上でソースを検出し、局所RMSノイズを基準とした閾値で80%以上の純度を達成。
• ノイズ (RMS)マップをkσクリッピングにより構築し、局所感度の変動を特徴づける（中央値RMS ≈ 0.176 mJy/beam）。
• ALMA検出とマルチウェーブレングスデータ（HST CANDELS/UVIS、Spitzer IRAC、MIPS、Herschel、VLAラジオ、Chandra X線）を照合して対応発見物を特定し、HST-darkの状態を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 unbiasedな69 arcmin^2 GOODS-South ALMA調査で検出された1.1 mmソースの数と性質はどうか？
• RQ2 ALMA検出銀河のうちHST-darkの割合はいくつで、どのような性質を持つか？
• RQ3 GOODS-SouthにおけるALMA検出銀河の赤shiftと恒星質量分布はどうで、AGNを宿しているか？
• RQ4 明るさの端の集団を探る際、これまでの（サブ）ミリ波サーベイと比べて観測された1.1 mmの数カウントはどうか？
• RQ5 高赤shiftでの塵に覆われた星形成の広い文脈において、ALMA検出銀河はどのような役割を果たすのか？

主な発見

• S/N > 5の0.60″テーパードマップで20件の頑健なALMA 1.1 mm検出、純度は80%以上。
• 高解像度マップや別の検出パラメータで追加の高有意検出が現れ、頑健な総数は20ソースに。
• サンプルの中央値 redshift は z = 2.92、中央値恒星質量は M* = 1.1 × 10^11 M⊙。
• サンプルの約20%（4/20）はHST-darkで、Spitzer–IRACの中間赤外データで検出。
• 少なくとも40%のALMAソースはX線AGNを宿しており、同等質量・赤shiftの他の銀河と比べて高い。
• 広域サーベイは混同の影響を受ける単一ディッシュ調査と比べ、明るい端の数カウントが低い。