[論文レビュー] The ATESP 5 GHz radio survey I. Source counts and spectral index properties of the faint radio population

I. Prandoni, P. Parma+6 more|ArXiv.org|Jul 7, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 31被引用数 39

ひとこと要約

本研究は、ATESP 1.4 GHz調査の1 deg²領域を対象として5 GHz帯の電波調査を実施し、6σ感度が約0.4 mJyに達した。1.4–5 GHz帯のスペクトル指数が降下するに従いフラット化する傾向が顕著に観測され、特に5 GHz選択サンプルにおいて顕著である。これは、サブ-mJyレベルでフラットおよび逆スペクトル源の割合が増加していることを示しており、低フラックスで支配的な星形成またはAGN活動に起因する進化する電波源集団と整合的である。

ABSTRACT

[Abridged] The nature and evolutionary properties of the faint radio population, responsible for the steepening observed in the 1.4 GHz source counts below 1 milliJy, are not yet entirely clear. Radio spectral indices may help to constrain the origin of the radio emission in such faint radio sources and may be fundamental in understanding eventual links to the optical light. We study the spectral index behaviour of sources that were found in the 1.4 GHz ATESP survey (Prandoni et al. 2000a,b). Using the Australia Telescope Compact Array we observed at 5 GHz part of the region covered by the sub-mJy ATESP survey. In particular we imaged a one square degree area for which deep optical imaging in UBVRIJK is available. In this paper we present the 5 GHz survey and source catalogue, we derive the 5 GHz source counts and we discuss the 1.4-5 GHz spectral index properties of the ATESP sources. The analysis of the optical properties of the sample will be the subject of a following paper. The 5 GHz survey has produced a catalogue of 111 radio sources, complete down to a (6 sigma) limit S_lim(5 GHz)~0.4 mJy. We take advantage of the better spatial resolution at 5 GHz (~2 arcsec compared to ~8 arcsec at 1.4 GHz) to infer radio source structures and sizes. The 5 GHz source counts derived by the present sample are consistent with those reported in the literature, but improve significantly the statistics in the flux range 0.4< S(5 GHz)<1 mJy. The ATESP sources show a flattening of the 1.4-5 GHz spectral index with decreasing flux density, which is particularly significant for the 5 GHz selected sample. Such a flattening confirm previous results coming from smaller samples and is consistent with a flattening of the 5 GHz source counts occurring at fluxes <=0.5 mJy.

研究の動機と目的

• 1.4–5 GHz帯におけるきわめて明るくない電波源のスペクトル指数の挙動を調査し、その電波放射の起源を制約すること。
• 深さと高解像度を備えた調査により、0.4–1 mJyのフラックス範囲における5 GHz源カウントの統計的精度を向上させること。
• きわめて明るくない電波源集団の物理的性質を理解するために、電波源の形態とサイズ分布の役割を評価すること。
• 源の識別と光度赤方偏移の推定を可能にするために、電波データと深さのあるUBVRI光学画像を統合することにより、将来的な多波長研究を支援すること。

提案手法

• 1.4 GHzで事前に調査済みの1 deg²領域を対象として、オーストラリア電波望遠鏡コンパクトアレイ（ATCA）を用いた5 GHzフォローアップ調査を実施した。
• 一貫性のある源抽出と形態解析を確保するため、低解像度（8 arcsec）およびフル解像度（約2 arcsec）のモザイク画像を生成した。
• 低解像度画像を用いて、0.4 mJy（6σ）まで完全な111個の電波源カタログを作成した。
• 両周波数で検出された源の1.4–5 GHzスペクトル指数を測定し、フラックス密度比を用いてスペクトル指数分布を導出した。
• ビームスメアリングおよび源サイズ効果に起因する不完全性を補正するため、5 GHz源カウントに解像度バイアス補正を適用した。
• 得られた源カウントとスペクトル指数分布を既存の文献と比較し、一貫性の確認と統計的有意性の向上を図った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 きわめて明るくない電波源の1.4–5 GHzスペクトル指数は、フラックス密度が低下するに従いどのように変化するか？
• RQ2 サブ-mJy領域におけるフラットおよび逆スペクトル源の割合はどの程度で、1.4 GHz選択サンプルと5 GHz選択サンプルでどのように異なるか？
• RQ3 解像度効果が5 GHzでの観測源カウントおよびスペクトル指数分布に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ4 0.5 mJy未満のフラックス密度において観測されたスペクトル指数のフラット化は、5 GHz源カウントのフラット化と整合的か？
• RQ5 スペクトル指数の挙動は、きわめて明るくない電波源における星形成と核活動のどちらが主な放射メカニズムであるかを区別するのに役立つか？

主な発見

• 5 GHz源カウントは既存の文献と整合的であり、0.4–1 mJyのフラックス範囲における統計的精度が著しく向上した。
• フラックス密度が低下するに従い、1.4–5 GHzスペクトル指数が明確にフラット化していることが観測された。特に5 GHz選択サンプルで顕著である。
• mJyレベルのフラックスでは主に勾配スペクトル（α ~ -0.7）が支配的であるが、サブ-mJyレベルでは5 GHz源の約60％がフラットスペクトル（α > -0.5）を示し、約30％が逆スペクトル（α > 0）を示した。
• サブ-mJyフラックスにおける5 GHz選択サンプルの中央スペクトル指数はα_med = -0.29であったのに対し、1.4 GHz選択サンプルではα_med = -0.53であった。これは、1.4 GHzサンプルに比べてスペクトル指数分布がより急であることを示している。
• 0.4 mJyまでの5 GHz源カウントにフラット化が観測されないのは、スペクトル指数のフラット化が0.5 mJy近辺で予想されるカウントのフラット化を示しており、それが調査のフラックス限界に近いからである。
• 源サイズ解析から、未分解源（≤2 arcsec）は従来の研究と整合的であり、角サイズ分布は約0.7–1 mJyまでWindhorstら（1990）のモデルでよく記述できることがわかった。