[論文レビュー] The ESO-Spitzer Imaging extragalactic Survey (ESIS) I: WFI B,V,R deep observations of ELAIS-S1 and comparison to Spitzer and GALEX data

S. Berta, Stefano Rubele+16 more|ArXiv.org|Feb 10, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 64被引用数 32

ひとこと要約

本論文は、ESA-Spitzer Imaging Survey (ESIS) によるELAIS-S1領域の深紫外・可視・赤外線バンド画像を提示しており、B, V ≈ 25およびR ≈ 24.5で95%の完全性に達し、0.15弧秒未満のアストロメトリック精度を達成している。可視光-Spitzer色色図は、銀河タイプを効果的に区別できることを示しており、GALEXおよびSpitzerデータとの多波長マッチングにより、UV–24 μm同時検出源が低〜中程度の赤方偏移における星形成銀河であることが明らかになった。

ABSTRACT

The ESO-Spitzer extragalactic Imaging Survey (ESIS) is the optical follow up of the Spitzer Wide-Area InfraRed Extragalactic (SWIRE) survey in the ELAIS-S1 area. This paper presents B, V, R Wide Field Imager observations of the first 1.5 square degree of the ESIS survey. Data reduction is described including astrometric calibration, illumination and color corrections, completeness and photometric accuracy estimates. Number counts and color distributions are compared to literature observational and theoretical data, including non-evolutionary, PLE, evolutionary and semi-analytic Lambda-CDM galaxy models, as well as Milky Way stellar predictions. ESIS data are in good agreement with previous works and are best reproduced by evolutionary and hierarchical Lambda-CDM scenarios. The ELAIS-S1 area benefits from extensive follow-up from X-ray to radio frequencies: some potential uses of the multi-wavelength observations are illustrated. Optical-Spitzer color-color plots promise to be very powerful tools to disentangle different classes of sources (e.g. AGNs, starbursts, quiescent galaxies). Ultraviolet GALEX data are matched to optical and Spitzer samples, leading to a discussion of galaxy properties in the UV-to-24 microns color space. The spectral energy distribution of a few objects, from the X-rays to the far-IR are presented as examples of the multi-wavelength study of galaxy emission components in different spectral domains.

研究の動機と目的

• SWIRE調査で検出されたSpitzer赤外線源の光学的同定および光度赤方偏移推定を可能にするために、ELAIS-S1領域の深紫外画像を提供すること。
• 光学データとSpitzerおよびGALEX観測を統合することで、銀河の数密度および色分布の精度を向上させること。
• WFI機器の光度精度、完全性、アストロメトリック補正の性能を評価すること。
• 光学-赤外線色色図の構築により、AGN、星爆発銀河、静止銀河を区別する多波長源分類を可能にすること。
• 観測された数密度および色分布を、ΛCDMおよび進化シナリオを含む理論モデルと比較することで、銀河集団の宇宙的進化を調査すること。

提案手法

• チリのラ・シルヤ観測所に設置されたESO 2.2 m望遠鏡のワイドフィールドイメージャ（WFI）を用いて、深紫外・可視・赤外線バンドの観測を実施した。
• GSC 2.2カタログとの照合によるアストロメトリック補正、照度補正、色項の適用を含むデータ還元を実施した。
• 光度完全性およびフラックス不確実性をマグニチュード関数として推定するために、科学的およびスーパースカイフラット画像に合成源をシミュレートした。
• ESISの数密度および色分布を文献データおよび理論モデル（非進化型、PLE、ΛCDMに基づく半アナリティカルモデル）と比較した。
• ESIS源とGALEX紫外データ、Spitzer 24 μm源とのマッチングを行い、UVから中赤外までの色色図を構築した。
• X線から遠赤外までのスペクトルエネルギー分布（SED）を分析し、複数の波長帯域における物理的構成を特徴づけた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ELAIS-S1領域における光学的数密度および色分布は、銀河進化の理論モデルとどのように一致するか？
• RQ2 光学-Spitzer色色図は、星爆発銀河、AGN、静止銀河などの銀河タイプをどれほど信頼性高く分類可能か？
• RQ3 GALEXで検出されたUV源のうち、光学および中赤外に同等源を有する割合はどの程度か？これは星形成活動にどのような含意をもたらすか？
• RQ4 WFIデータの光度精度および完全性は、シミュレーションおよび先行調査の予測と比較してどの程度か？
• RQ5 ESISサンプルの個々の源における多波長SEDから、宇宙的星形成歴および銀河進化に関するどのような知見が得られるか？

主な発見

• ESISデータのアストロメトリック精度は、GSC 2.2カタログに対して0.15弧秒未満（RMS）である。
• 光度フラックスの不確実性は、それぞれVegaスケールのマグニチュード20、23、24において約2%、10%、20%である。
• 光学バンドではB ≈ 25、V ≈ 25、R ≈ 24.5で95%の完全性に達している。
• 銀河の数密度は、進化および階層的ΛCDMモデルと整合しており、現在と比較してz > 1で星形成が強化されていることを示唆している。
• 光学-Spitzer色色図は、源集団を効果的に分離でき、UV–24 μm同時検出源は低〜中程度の赤方偏移における星形成銀河が主である。
• ESIS領域内のGALEX UV源の約80%が光学で検出されたが、24 μm同等源を有する割合は僅かにとどまり、UV放射が支配的である銀河は多くが遮へいのないか、弱いダスト放出を示していると考えられる。