[論文レビュー] Source Counts from the 15 microns ISOCAM Deep Surveys

D. Elbaz, C. J. Césarsky+11 more|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、ロッブマンホール、マラーノフィールド、HDF北/南、A2390クラスタにおけるISOCAM観測を用いて、15 μmにおける深紫外赤外源数を提示している。この観測は、50 μJyから0.3 Jyの全フレームをカバーしており、0.4–4 mJyの範囲で微分源数カーブの勾配α = -3.0を示しており、これはユークリッド予想を著しく上回る。これは、宇宙に明るい赤外発光銀河が多数存在するか、強い進化を示している可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present the results of the five mid-IR 15 microns (12-18 microns LW3 band) ISOCAM Guaranteed Time Extragalactic Surveys performed in the regions of the Lockman Hole and Marano Field. The roughly 1000 sources detected, 600 of which have a flux above the 80 % completeness limit, guarantee a very high statistical significance for the integral and differential source counts from 0.1 mJy up to 5 mJy. By adding the ISOCAM surveys of the HDF-North and South (plus flanking fields) and the lensing cluster A2390 at low fluxes and IRAS at high fluxes, we cover four decades in flux from 50 microJy to 0.3 Jy. The slope of the differential counts is very steep (alpha =-3.0) in the flux range 0.4-4 mJy, hence much above the Euclidean expectation of alpha =-2.5. When compared with no-evolution models based on IRAS, our counts show a factor of 10 excess at 400 microJy, and a fast convergence, with alpha =-1.6 at lower fluxes.

研究の動機と目的

• 複数の深紫外赤外銀河場における15 μmのミッドインフラレッド源の数密度を測定すること。
• 50 μJyから0.3 Jyまでの4桁のフレーム範囲で、微分および積分源数カーブを決定すること。
• IRASデータに基づく進化なしモデルの予測を観測された源数と照らし合わせて検証すること。
• 高赤方偏移で明るい赤外発光銀河が、銀河間背景放射に与える寄与を評価すること。
• 深紫外赤外写真測光調査を通じて、サブミリ波長およびミッドインフラレッド源集団の進化を調査すること。

提案手法

• ISO衛星のISOCAM機器を用いた15 μm（LW3バンド）における深紫外赤外銀河場調査の実施。
• ロッブマンホール、マラーノフィールド、HDF北、HDF南、およびクラスタA2390の5つの領域のデータを統合し、動的範囲を最大化する。
• 80%完全性限界を超える600個の源を用いて、0.1 mJyまで高い統計的有意性で源数を測定する。
• 高フレーム領域ではISOCAMデータとIRASデータを統合し、低フレーム領域は追加調査によりカバーし、50 μJyから0.3 Jyの範囲をカバーする。
• 観測されたフレーム分布に微分源数カーブの勾配αをフィットし、理論的モデルと比較する。
• ポisson統計に基づく誤差推定を用いて、フラックス制限サンプルから積分および微分源数を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 広いフレーム範囲にわたり、15 μmにおける微分源数カーブの勾配は何か？
• RQ2 観測された源数カーブは、IRASに基づく進化なしモデルの予測とどのように異なるか？
• RQ3 高赤方偏移で明るい赤外発光銀河は、ミッドインフラレッド背景にどの程度寄与しているか？
• RQ4 0.4–4 mJyのフレーム範囲で見られる急勾配な源数カーブは、サブミリ波長およびミッドインフラレッド源集団の強い進化を示唆しているか？
• RQ5 低フレーム領域（400 μJy未満）における源数カーブはどのように収束するか？これは源集団の進化にどのような含意をもたらすか？

主な発見

• 0.4–4 mJyのフレーム範囲で微分源数カーブの勾配はα = -3.0であり、ユークリッド予想のα = -2.5よりも著しく急勾配である。
• 400 μJyで観測された源数は、進化なしのIRASベースモデルを10倍も上回っており、ミッドインフラレッド源集団に強い進化が見られることが示唆される。
• 400 μJy未満のフレームでは源数カーブの勾配がα = -1.6に緩み、低フレーム領域での源数カーブの急速な収束を示している。
• 本調査は50 μJyから0.3 Jyまでの4桁のフレーム範囲をカバーしており、80%完全性を超える約600個の源のおかげで高い統計的有意性を持つ。
• 中間フレーム領域での急勾配は、明るくほこりを多く含み、高赤方偏移の銀河が銀河間背景放射に寄与している高密度な状態を示唆している。
• ISOCAM、HDF、IRASのデータの組み合わせにより、ミッドインフラレッド全範囲にわたる信頼性の高い連続的源数測定が可能になった。