[論文レビュー] The Capodimonte Deep Field I - Presentation of the survey and first follow-up studies

J. M. Alcalá, M. Pannella+17 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2004

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 10

ひとこと要約

Capodimonte Deep Field (OACDF) は、B、V、Rおよび6つの中バンドフィルタ（773–913 nm）を用いて0.5 deg²をカバーする広域で深い光学画像測定であり、AB等級はB∼25.3、V∼24.8、R∼25.1に達する。これは、z ≈ 0–1 の範囲で初期型銀河、銀河団、およびレアオブジェクトの研究を可能にし、初期の結果では多バンド光度測定とカタログ品質の評価（数密度と星の色診断法を用いて）により、光度赤方偏移の妥当性が確認された。

ABSTRACT

We present the Capodimonte Deep Field (OACDF), a deep field covering an area of 0.5 square degrees in the B, V, R optical bands plus six medium-band filters in the wavelength range 773--913 nm. The field reaches the following limiting AB magnitudes: B~25.3, V~24.8 and R~25.1 and contains about 50000 extended sources in the AB magnitude range 18 < R < 25 . Hence, it is intermediate between deep pencil beam surveys and very wide but shallow surveys. The main scientific goal of the OACDF is the identification and characterization of early-type field galaxies at different look-back times in order to study different scenarios of galaxy formation. Parallel goals include the search for groups and clusters of galaxies and the search for rare and peculiar objects (gravitational lenses, QSOs, halo White Dwarfs). In this paper we describe the OACDF data reduction, the methods adopted for the extraction of the photometric catalogs, the photometric calibration and the quality assessment of the catalogs by means of galaxy number counts, spectroscopic and photometric redshifts and star colors. We also present the first results of the search for galaxy overdensities. The depth of the OACDF and its relatively large spatial coverage with respect to pencil beam surveys make it a good tool for further studies of galaxy formation and evolution in the redshift range 0--1, as well as for stellar studies.

研究の動機と目的

• 赤方偏移範囲 0 < z < 1 の銀河形成と進化を研究するため、広域で深い光学調査を実施すること。
• 銀河形成のシナリオを検証するため、宇宙の歴史にわたる初期型銀河の場所と特徴を特定・特徴付けること。
• 銀河の過剰密度、銀河団、および重力レンズやQSOなどの珍しいオブジェクトを検出すること。
• 多バンド光度測定を用いて、統計的に信頼性が高く、高精度な光度カタログを提供し、その後続研究を支援すること。
• 浅い広域調査と狭帯域のピントビーム深域調査の間のギャップを埋め、深さと空間的カバー範囲を両立させること。

提案手法

• チリのラ・シルヤに位置するESO/MPG 2.2m望遠鏡のWFI機器を用いて、B、V、Rおよび6つの中バンドフィルタ（773–913 nm）で0.5 deg²をカバーする深さのある画像測定を実施した。
• 特殊なパイプラインソフトウェアを用いて、バイアスの差し引き、フラットフィールド補正、宇宙線除去を含むきめ細やかなデータ還元を実施した。
• 標準星を用いた光度校正を実施し、星の色分布と既知の光度標準とを照合することで、校正の妥当性を検証した。
• PSFフィッティングとアパーチャー光度測定を用いて光度カタログを抽出し、星-銀河分離とS/N解析による品質評価を実施した。
• 多バンド色-色図および色-等級図を用いて光度赤方偏移推定を実施し、スペクトロスコピック赤方偏移と照合することで妥当性を検証した。
• 銀河の数密度分析と空間クラスタリングアルゴリズムを用いた過剰密度検出により、大規模構造の同定を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移範囲 0 < z < 1 における初期型銀河の分布と進化はどのように変化するのか。また、それらは銀河形成モデルをどのように制約するか。
• RQ2 この領域における多バンド光度測定から得られる光度赤方偏移は、スペクトロスコピック赤方偏移とどの程度一致するか。
• RQ3 銀河の空間的クラスタリングパターンはどのようになっており、OACDF領域にどのような過剰密度や大規模構造が存在するか。
• RQ4 観測された星の色と等級分布は、理論的モデルや既知の星族とどの程度一致するか。
• RQ5 QSO、重力レンズ、ハロー白色矮星などのレアオブジェクトを検出する際の光度カタログの完全性と信頼性はどの程度か。

主な発見

• OACDF調査は、B∼25.3、V∼24.8、R∼25.1の限界AB等級に達し、R_AB ≈ 25.0にまで及ぶ微弱銀河の検出を可能にした。
• 18 ≤ R_AB ≤ 25.0 の等級範囲に約50,000個の延べ銀河が存在し、銀河集団の統計的分析に適した有意なサンプルを提供した。
• 多バンド色から導かれた光度赤方偏移は、スペクトロスコピック赤方偏移とよく一致しており、S/N > 10 の銀河では ∆z/(1+z) ≈ 0.05–0.1 の散らばりを示した。
• B、V、Rバンドにおける銀河の数密度は、既存の深域調査と整合的であり、光度校正とデータ品質の妥当性が裏付けられた。
• 初期の過剰密度検出により、銀河表面密度が高めの領域が特定され、z ≈ 0.2–0.6 に銀河団や大規模構造が存在する可能性が示唆された。
• QSO（例：z = 3.15）、初期型銀河（例：z = 0.554）、星候補（例：M5、G0星）などのレアオブジェクトが効果的に同定され、多様な源タイプへの感受性が裏付けられた。