[論文レビュー] The Cosmic Infrared Background seen by ALMA

Stefano Carniani, R. Maiolino+21 more|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、1.1 mmおよび1.3 mmの深さのあるALMA連続スペクトルマップを用い、30 μJyまで及ぶ微弱なサブミリ波長の数密度を測定した。S/N = 3.5まで検出された源は50個であり、半解析的銀河形成モデルと良好な一致を示し、宇宙赤外背景（CIB）の起源に関する現在の仮定を支持する。

ABSTRACT

The origin of the Cosmic Infrared Background (CIB) is still poorly understood, and represents a challenge from both the theoretical and observational points of view. We analysed 18 ALMA continuum maps in band 6 and 7, with rms down to 7.8 $\mu$Jy, to estimate differential number counts down to 60 $\mu$Jy and 100 $\mu$Jy at $\lambda =$1.3 mm and $\lambda =$1.1 mm, respectively. Furthermore, the no-detection of faint sources in the deepest ALMA field enables us to set tight upper limits on the number counts down to 30 $\mu$Jy. We improved the source extraction method to detect sources down to S/N = 3.5. We detected 50 faint sources ($ 40 ~M_{\odot}/yr$. The differential number counts are in nice agreement with recent semi-analytical models of galaxy formation down to our faint fluxes, therefore supporting the galaxy evolutionary scenarios and assumptions made in these models.

研究の動機と目的

• 宇宙赤外背景（CIB）の起源を、微弱なサブミリ波長源の数密度を測定することで制約すること。
• 深さのあるALMAマップにおいてS/N = 3.5まで検出可能な源抽出技術を改善すること。
• 最も深いフィールドにおける非検出結果を用いて、30 μJy未満のフラックスレベルにおける数密度の上限を厳密に設定すること。
• 観測された数密度が半解析的銀河形成モデルと整合するかを検証すること。

提案手法

• 18枚のALMA連続スペクトルマップ（バンド6および7）を分析し、最小で7.8 μJyのrmsを達成することで高い感度を実現した。
• S/N ≥ 3.5の源を検出可能な改善された源抽出手法を導入し、より微弱なフラックスレベルを探索した。
• 最も深いフィールドにおける源の非検出結果を用いて、30 μJyまで数密度の上限を導出した。
• 1.3 mm（60 μJy）および1.1 mm（100 μJy）における微分的数密度を測定し、サブミリ波長源関数の微弱な端を調査した。
• 観測された数密度を、最近の半解析的銀河形成モデルの予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1.3 mmにおいて60 μJyまで、1.1 mmにおいて100 μJyまでの微分的数密度は、どのように変化するか？
• RQ2 最も深いALMAフィールドにおける非検出結果に基づいて、30 μJy未満の源数密度にどの程度の上限を設定できるか？
• RQ3 観測された数密度は、半解析的銀河形成モデルの予測とどの程度整合するか？
• RQ4 S/N ≥ 3.5で検出された源は、宇宙赤外背景（CIB）にどの程度寄与しているか？
• RQ5 観測とモデルの整合性は、銀河進化シナリオにおける物理的仮定について、どのような意味を持つのか？

主な発見

• S/N ≥ 3.5で50個の微弱なサブミリ波長源が検出され、平均赤方偏移はz ≈ 2.5、平均星形成率は40 M☉/yrであった。
• 1.3 mmおよび1.1 mmにおける微分的数密度は、最近の半解析的銀河形成モデルと良好な一致を示した。
• 最も深いALMAフィールドにおける非検出結果を用いて、30 μJyまで数密度の上限を厳密に設定した。
• 観測された源数密度は、ダストを含む星形成銀河の進化に関する、半解析的モデルにおける現在の仮定を支持する。
• 観測とモデルの整合性は、進化した銀河によるCIBの起源に関する現在の理解を強化する。