[論文レビュー] Lyα Emitters at Redshift z = 5.7

James E. Rhoads, Sangeeta Malhotra|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 19被引用数 104

ひとこと要約

本研究では、Large Area Lyman Alpha Survey からの赤方偏移 z ≈ 5.7 の光度的に選別された Lyα放射体のサンプルを提示し、その存在が再結合赤方偏移 zr > 5.7 を示唆することを示している。低ラティチュードのこれらの放射体の観測された数密度は、進化なしの期待値をわずかに上回るが、モデル予測には遠く及ばず、大きな等価幅は、最初の星形成を経験している若年で-dust-の少ない銀河を示している。

ABSTRACT

Lyα galaxies at high redshifts offer a powerful probe of both the formation of galaxies and the reionization of the intergalactic medium. Lyα line emission is an efficient tool for identifying young galaxies at high redshift because it is strong in systems with young stars and little or no dust—properties expected in galaxies undergoing their first burst of star formation. Lyα galaxies also provide a robust test of the reionization epoch that is independent of Gunn-Peterson trough observations in quasar spectra and is better able to distinguish line-center optical depths τ ~ 5 from τ ~ 105. This is because neutral gas scatters Lyα photons, dramatically blurring images of Lyα galaxies embedded in a neutral intergalactic medium and rendering them undetectable. We present a photometrically selected sample of redshift z ≈ 5.7 Lyα emitters derived from the Large Area Lyman Alpha survey. The presence of these low-luminosity Lyα sources immediately implies that the reionization redshift zr > 5.7. Comparing these objects with our earlier z ≈ 4.5 sample, we find that the number of z ≈ 5.7 emitters at fixed line luminosity marginally exceeds the no-evolution expectation but falls well short of published model predictions. The equivalent width distribution is similar at the two redshifts. The large equivalent widths of the Lyα line indicate young galaxies undergoing their first star formation.

研究の動機と目的

• 再結合の時代を調べるために、z ≈ 5.7 の Lyα放射体を特定・特徴付ける。
• z ≈ 4.5 から z ≈ 5.7 にかけて Lyα放射体の数密度がどのように進化するかを検証し、銀河形成モデルを評価する。
• 観測された Lyα線の等価幅が高赤方偏移銀河の年齢とチリ含量に与える含意を特定する。
• Gunn-Peterson谷分析とは補完的な関係にある、銀河間媒体のイオン化状態の独立したプローブを提供する。

提案手法

• Large Area Lyman Alpha Survey の深さのある画像を用いた Lyα放射体の光度的選別。
• Lyα線のドロップアウトとバンド色選別に基づく、光度的赤方偏移技術による赤方偏移の決定。
• z ≈ 5.7 の Lyα放射体の観測された数密度を、進化なしの期待値と理論的予測と比較する。
• 等価幅分布の解析により、高赤方偏移銀河における星形成歴とチリ含量を推定する。
• 中性水素による光子散乱を用いて、中性 IGM における Lyα源の画像のぼやけ具合と検出可能性をモデル化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ≈ 5.7 の Lyα放射体の数密度は何か？ また、z ≈ 4.5 の期待値と比べてどうか？
• RQ2 z ≈ 5.7 の観測された Lyα放射体の集団は、現在の銀河形成および再結合モデルを支持するか、それとも矛盾するか？
• RQ3 z ≈ 5.7 および z ≈ 4.5 の Lyα放射体の等価幅分布は、星形成歴とチリ含量について何を明らかにするか？
• RQ4 z ≈ 5.7 の Lyα放射体は再結合赤方偏移 zr をどの程度制約するか？
• RQ5 中性水素による Lyα光子の散乱は、部分的に中性な IGM におけるこれらの源の検出可能性にどのように影響するか？

主な発見

• z ≈ 5.7 における低ラティチュードの Lyα放射体の存在は、再結合赤方偏移 zr > 5.7 を示唆する。
• z ≈ 5.7 の Lyα放射体の数密度は、進化なしの期待値をわずかに上回っており、z ≈ 4.5 から z ≈ 5.7 にかけての数密度に弱いか、あるいは進化がないことを示唆する。
• 観測された数密度は、同じ赤方偏移範囲についての発表済み理論的モデル予測に著しく遠く及ばない。
• z ≈ 5.7 の Lyα放射体の等価幅分布は、z ≈ 4.5 のものと類似しており、放射する銀河における物理的状態が一貫していることを示す。
• Lyα線における大きな等価幅は、観測された銀河が若く、最初の星形成バーストを経験しており、チリ吸収が最小限であることを示唆する。