[論文レビュー] HETDEX pilot survey for emission-line galaxies - I. Survey design, performance, and catalog

Joshua J. Adams, Guillermo A. Blanc+24 more|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2010

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 77

ひとこと要約

本論文は、HETDEXパイロット調査を提示する。この広域積分場分光法調査では、3500–5800 Åのバンドパスと5 Åのスペクトル分解能を用いて、169 arcmin²の領域で397個の発光線銀河を検出している。高赤方偏移（1.9 < z < 3.8）におけるLyα発光体（LAEs）の同定手法を検証し、非分解像源に対して4–20 × 10⁻¹⁷ erg s⁻¹ cm⁻²の感度を達成しており、104個の高赤方偏移LAEsを検出。S/N > 6の純粋なサブサンプルとして68個のLAEsを特定し、5つの源で空間的に分解されたLyα発光の証拠を示しており、そのうち2つはAGNであることが判明した。

ABSTRACT

We present a catalog of emission-line galaxies selected solely by their emission-line fluxes using a wide-field integral field spectrograph. This work is partially motivated as a pilot survey for the upcoming Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX). We describe the observations, reductions, detections, redshift classifications, line fluxes, and counterpart information for 397 emission-line galaxies detected over 169 sq.arcmin with a 3500-5800 Ang. bandpass under 5 Ang. full-width-half-maximum (FWHM) spectral resolution. The survey's best sensitivity for unresolved objects under photometric conditions is between 4-20 E-17 erg/s/sq.cm depending on the wavelength, and Ly-alpha luminosities between 3-6 E42 erg/s are detectable. This survey method complements narrowband and color-selection techniques in the search for high redshift galaxies with its different selection properties and large volume probed. The four survey fields within the COSMOS, GOODS-N, MUNICS, and XMM-LSS areas are rich with existing, complementary data. We find 104 galaxies via their high redshift Ly-alpha emission at 1.944 sq.arcsec which appear to be extended Ly-alpha nebulae. We also find three high-z objects with rest frame Ly-alpha equivalent widths above the level believed to be achievable with normal star formation, EW(rest)&gt;240 Ang.

研究の動機と目的

• 積分場分光法（IFS）を用いた発光線銀河、特に高赤方偏移Lyα発光体（LAEs）の検出のための新規調査手法の開発と検証を目的とする。
• COSMOS、GOODS-N、MUNICS、XMM-LSSの4つの深域フィールドをカバーするパイロット調査において、VIRUS-P機器の性能と感度を評価することを目的とする。
• 赤方偏移、ライン輝度、対応天体を含む、信頼性の高い発光線銀河カタログの作成を目的とし、純粋なLAEサンプルの選別を可能にする。
• IFSベースの選別法と従来のナローバンドおよびカラーベース選別法を比較し、カバーする体積と異なる選別関数の特徴を強調することを目的とする。
• LAEサンプルにおける空間的に分解されたLyα発光の同定と、AGN汚染の可能性の評価を目的とする。

提案手法

• 調査は、Hobby-Eberly望遠鏡に搭載されたVIRUS-P積分場分光器を用い、COSMOS、GOODS-N、MUNICS、XMM-LSSの4つのフィールドで、3500–5800 Åのスペクトルを5 Å FWHM分解能で取得した。
• データ還元には、スカイ背景の差し引き、波長校正、標準星および内部フラットフィールドを用いたフラックス校正を実施した。
• 標高、右昇赤経、時角に依存する大気屈折補正（ADR）モデルを用いてファイバー位置の天体測位補正を実施し、中央値として0.3″の補正を実施した。
• 銀河検出は、発光線輝度のしきい値を用いた処理の後、ライン識別（例：z > 1.9でLyα、z < 0.56で[OII]）を用いた赤方偏移分類によって実施した。
• 純粋なLAEサブサンプルは、S/N > 6の信号対ノイズしきい値を用いて定義され、ノイズや混合の影響を最小限に抑えることを目的とした。
• X線、光学、赤外カタログとのクロス識別を用いて、AGN含有率と対応天体の信頼性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IFSベースの調査が、特に高赤方偏移Lyα発光体（LAEs）の発光線銀河検出において、どの程度の感度と検出効率を示すか？
• RQ2 選別関数とカバーする体積の観点から、IFS法とナローバンドおよびカラーベース選別法とを比較すると、それぞれどのような違いが生じるか？
• RQ3 検出されたLAEsのうち、ノイズや混合源による汚染を受ける割合はどの程度で、純粋なLAEサブサンプルを信頼性を持って定義できるか？
• RQ4 サンプルに空間的に分解されたLyα発光源は存在するか？また、そのうち何割がAGN活動と関連しているか？
• RQ5 高赤方偏移LAEsの静止系等価幅分布は、シミュレーションの予測とどの程度一致するか？

主な発見

• 169 arcmin²の領域で397個の発光線銀河を検出し、撮影条件下での非分解像源に対する最良感度は4–20 × 10⁻¹⁷ erg s⁻¹ cm⁻²であった。
• 赤方偏移1.9 < z < 3.8の高赤方偏移Lyα発光体は合計104個同定され、主に静止系等価幅とライン形状の特徴に基づいて選別された。
• 残りの293個の源の大部分は、z < 0.56の低赤方偏移[OII]3727発光体であり、この方法による赤方偏移分離能力が確認された。
• S/N > 6の純粋なLAEサブサンプルとして68個のLAEsを定義した。シミュレーションにより、ノイズ由来の汚染は約10%にとどまり、サンプルの純度が裏付けられた。
• 5つの源で顕著な空間的分解されたLyα発光が観測され、X線および光学診断により少なくとも2つがAGNとして明確に同定された。
• LAEの静止系等価幅分布は、128 ± 20 Åの指数的スケール長でよく記述されており、3個の対象が1σ以上で240 Åを超えていた。