[論文レビュー] The ALMA Frontier Fields Survey - II. Multiwavelength Photometric analysis of 1.1mm continuum sources in Abell 2744, MACSJ0416.1-2403 and MACSJ1149.5+2223

Nicolas Laporte, F. E. Bauer+33 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Jun 29, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 72被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、ALMA 1.1 mm連続スペクトルデータと、Hubble Space Telescope (HST)、Spitzer、VLT、Herschelの観測を組み合わせた多波長の光度測定を用いて、3つのFrontier Fieldsクランター（アベル2744、MACSJ0416、MACSJ1149）における12個のサブミリメートル選択銀河の分析を行った。この結果、これらの源は赤方偏移 z ≈ 1.99 に位置し、高SFR（星形成率）と高いダスト質量を有する、質量の大きなダストを含む星形成銀河であることが示された。これは、光度赤方偏移とGLASS調査によるスペクトロスコピック確認によって裏付けられた。

ABSTRACT

[abridged] The Hubble and Spitzer Space Telescope surveys of the Frontier Fields (FF) provide extremely deep images around six massive, strong-lensing clusters of galaxies. The ALMA FF survey aims to cover the same fields at 1.1mm, with maps reaching (unlensed) sensitivities of $$5$σ$) sources in the first three FF clusters observed by ALMA, based on data from Hubble and Spitzer, the VLT and Herschel. We measure the total photometry in all available bands and determine the photometric redshifts and the physical properties of the counterparts via SED-fitting. In particular, we carefully estimate the FIR photometry using 1.1mm priors to limit the misidentification of blended FIR counterparts, which strongly affect some flux estimates in previous FIR catalogs. We identify robust near-infrared (NIR) counterparts for all 11 sources with K$_s$ detection, the majority of which are quite red, with eight having $F814W-K_s\gtrsim 4$ and five having $F160W-[4.5]\gtrsim3$. From the FIR point of view, all our objects have $z_{phot}$$\sim$1--3, whereas based on the optical SED one object prefers a high-$z$ solution ($z\geq\ $7). Five objects among our sample have spectroscopic redshifts from the GLASS survey for which we can reproduce their SEDs with existing templates. This verification confirms the validity of our photometric redshift methodology. The mean redshift of our sample is $z_{phot}$=1.99$\pm$0.27. All 1.1mm selected objects are massive (10.0$ \approx$1.6) and high dust contents (8.1 $

研究の動機と目的

• HST/WFC3、Spitzer/IRAC、VLT、Herschel/SPIREバンドにおける多波長光度測定を用いて、3つのハッブル・フロントイヤード・クランターにおける1.1 mm連続スペクトル源の特定と特徴付けを行う。
• 1.1 mmの事前情報（prior）を用いて遠赤外（FIR）光度測定を改善し、混在領域におけるFIR対応源の誤識別や混合誤差を低減する。
• 多様なテンプレート（AGN や ULIRG を含む）を用いたSed fittingにより、光度赤方偏移と物理的性質（星形成質量、SFR、ダスト質量）を決定する。
• GLASS調査によるスペクトロスコピック赤方偏移を用いて、光度赤方偏移推定の妥当性を検証する。
• 同程度の赤方偏移におけるUVおよびサブミリメートル選択銀河群と比較して、ALMA検出源の性質を評価する。

提案手法

• HST/WFC3、Spitzer/IRAC、VLT、Herschel/SPIREバンドにおける多波長光度測定を実施し、全Sedを構築した。
• 観測Sedとモデルテンプレートとの間の χ²ν を最小化することで光度赤方偏移を導出。遠赤外（FIR）光度測定には、混合誤差を低減するため1.1 mmの事前情報（prior）を慎重に適用した。
• 星形成質量、星形成率（SFR）、ダスト質量は、広範なテンプレートと吸収量（0.0 < Av < 20.0）を用いたMAGPHYS SEDフィッティングツールにより推定した。
• GLASS調査のスペクトロスコピック赤方偏移を用いて、光度赤方偏移推定値の妥当性を検証した。
• 形態的および色の比較により、ALMA選択源がライマンブレイク銀河やLyαエミッターとどのように異なるかを評価した。
• Frontier Fieldsプログラムの重力レンズモデルを用いて、源の位置とフラックスを補正した。

Figure 1 : Thumbnail images of the optical/NIR counterpart for each ALMA $>$ 5 $\sigma$ source. Image sizes are 9″ $\times$ 9″. From left to right, the columns denote HST filters $F435W$ , $F606W$ , $F814W$ , $F105W$ , $F125W$ , $F140W$ , and $F160W$ , Spitzer IRAC filters 3.6 $\mu$ m and 4.5 $\mu$

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Frontier Fieldsクランターにおける1.1 mm選択銀河の光度赤方偏移と物理的性質（星形成質量、SFR、ダスト質量）は何か？
• RQ2 1.1 mmの事前情報（prior）を用いることで、遠赤外光度測定の信頼性がどのように向上し、混在領域における誤識別がどの程度低減されるか？
• RQ3 NIRとFIRのSedを統合して得た光度赤方偏移は、GLASS調査によるスペクトロスコピック赤方偏移とどの程度一致するか？
• RQ4 ALMA検出源の性質は、同程度の赤方偏移におけるUVおよびサブミリメートル選択銀河群と比べてどう異なるか？
• RQ5 ALMA選択源は、赤方偏移 z ≈ 1–3 における質量的でダストを含む星形成銀河であると考えて妥当か？

主な発見

• ALMA 1.1 mm源12個すべてが、近赤外対応源と強く関連しており、80%が F814W-Ks > 4 を示し、50%が F160W-[4.5] > 3 を示しており、極めて赤い色を示している。
• サンプルの平均光度赤方偏移は z_phot = 1.99 ± 0.27 であり、赤方偏移範囲は 1.0–2.9 であり、現象論的モデルと整合的である。
• GLASS調査によるスペクトロスコピック赤方偏移が得られた5つの源は、光度赤方偏移推定値と良好に一致しており、手法の妥当性が裏付けられた。
• 星形成質量は 10.0 < log[M⋆/M☉] < 11.5 の範囲にあり、平均は 10.82 ± 0.40 であり、質量の大きな銀河であることが示された。
• 星形成率は高く、⟨log[SFR/(M☉ yr⁻¹)]⟩ ≈ 1.6 であり、ダスト質量は 8.1 < log[M_dust/M☉] < 8.8 の範囲にあった。
• ALMA選択源は、低SFRでもUV選択銀河群（例：ライマンブレイク銀河やLyαエミッター）とはよりコンactで明確に異なる形状を示しており、UVおよびサブミリメートル選択サンプル間に恒常的な違いが存在することが示された。

Figure 2 : HST color image (F814W as blue, F125W as green, and F160W as red) showing the NW corner of the galaxy cluster A2744. The red squares denote the FIR counterparts found by Rawle et al. ( 2016 ) , while the yellow circles correspond to the ALMA detected sources. The green, cyan, and magenta