[論文レビュー] The ESO-Spitzer Imaging extragalactic Survey (ESIS) II: VIMOS I,z wide field imaging of ELAIS-S1 and selection of distant massive galaxies

S. Berta, Stefano Rubele+14 more|ArXiv.org|Jul 1, 2008

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 59被引用数 10

ひとこと要約

本論文では、VLTのVIMOSを用いたELAIS-S1領域における深さIおよびzバンドの広視野画像を提示し、赤方偏移z=2–3の高赤方偏移で質量の大きな銀河973個をIRピーク法により同定した。本調査は、I=23.1 mag（Vegaスケール）で90%の完全性に達し、z=22.5 mag（Vegaスケール）で同様の性能を示しており、z>2における希少で質量の大きな銀河を効果的に選別するための重要な光学的制約を提供し、初期宇宙における星の質量関数の高質量端の研究を顕著に進展させた。

ABSTRACT

(abridged) The ESIS survey is the optical follow up of the SWIRE/Spitzer in the ELAIS-S1 region of the sky. In the era of observational cosmology, the main efforts are focused on the study of galaxy evolution and its environmental dependence. Wide area, multiwavelength, extragalactic surveys are needed in order to probe sufficiently large volumes, minimize cosmic variance and find significant numbers of rare objects. We present VIMOS I and z band imaging belonging to the ESIS survey. A total of ~4 deg2 were targeted in I and ~1 deg2 in z. More than 300000 galaxies have been detected in the I band and ~50000 in the z band. Object coordinates are defined within an uncertainty of ~0.2 arcsec r.m.s., with respect to GSC 2.2. We reach a 90% average completeness at 23.1 and 22.5 mag (Vega) in the I and z bands, respectively. On the basis of IRAC colors, we identified galaxies having the 1.6 um stellar peak shifted to z=1-3. The new I, z band data provide reliable constraints to avoid low-redshift interlopers and reinforce this selection. Roughly 1000 galaxies between z=2-3 were identified over the ESIS ~4 deg2, at the SWIRE 5.8 um depth (25.8 uJy at 3sigma). These are the best galaxy candidates to dominate the massive tail (M>1e11 Msun) of the z>2 mass function.

研究の動機と目的

• 宇宙分散を最小限に抑える広域・多波長調査を可能にし、希少で質量の大きな高赤方偏移銀河を検出すること。
• ペンシルビーム調査の限界を克服し、広域の光学および赤外データを用いて大規模な体積を探索すること。
• 深さのあるIバンドおよびzバンド画像を用いて、赤方偏移の推定精度を向上させ、低赤方偏移の混入銀河の汚染を低減すること。
• 1.6 μmの星のピークがIRACバンド（3.6–8.0 μm）に赤方偏移した銀河を同定し、z > 2における質量M > 10^11 M⊙の銀河を特定・特徴づけること。
• 信頼性の高い広域銀河外調査を提供することで、初期宇宙における銀河質量の集積および環境依存性の研究を支援すること。

提案手法

• Iバンドでは約4 deg²、zバンドでは約1 deg²をカバーするVIMOS Iおよびzバンド画像を取得し、露出時間はそれぞれ1800秒および3600秒であった。
• 複雑な観測パターンを、高度なモザイキングおよびフレーミング除去技術を用いて処理し、9枚のIバンドモザイクおよび1枚のzバンドモザイクを生成した。
• 調査の深さおよび観測条件をリアルistically再現したシミュレーションを用いて、光度誤差および完全性レベルを推定した。
• 1.6 μmの星のピークがIRACバンド（3.6–8.0 μm）に赤方偏移した銀河（z ≈ 1–3）を同定するため、IRピーク法を適用した。
• 低赤方偏移（z < 0.6）の混入銀河を除外するために、Iバンドデータを用いて (I−3.6)AB > 2 の色カットを適用した。
• zバンド領域（約1 deg²）においてBzK選別法を適用し、IRピーク法による選別と照合し、高赤方偏移の星形成銀河集団の確認を行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 広域銀河外調査において、質量M > 10^11 M⊙の銀河が赤方偏移z=2–3に占める数密度および空間的分布はいかほどか？
• RQ2 Iバンドおよびzバンド画像の組み合わせが、高赤方偏移銀河選別における低赤方偏移混入銀河の汚染をどの程度低減できるか？
• RQ3 ELAIS-S1領域において、IRピーク法とBzK選別法が高赤方偏移の星形成銀河を同定する際にどの程度一致するか？
• RQ4 VIMOS Iバンドおよびzバンドデータの完全性および光度精度はどの程度か？
• RQ5 ESIS調査が、z>2における星の質量関数の高質量端を制約するために果たす貢献は何か？

主な発見

• Iバンドでは30万個を超える銀河、zバンドでは約5万個の銀河が検出され、GSC 2.2に対するアストロメトリック精度は約0.2 arcsec r.m.s.であった。
• Iバンドおよびzバンドにおいて、それぞれI=23.1 mag、z=22.5 mag（Vegaスケール）で平均90%の完全性に達した。
• 1.6 μmの星のピークが5.8 μmバンドに赤方偏移した銀河が合計973個、赤方偏移z=2–3で同定され、質量M > 10^11 M⊙に相当した。
• Iバンドの (I−3.6)AB > 2 の色カットにより、低赤方偏移の混入銀河（z < 0.6）が効果的に除外され、選別精度が向上した。
• 中央1 deg²領域において、SWIRE-ESISの深さに達したが、静止銀河（passive IR-peakers）は検出されなかった。これは、z>2における最も質量の大きな銀河が主に星形成活動を示している可能性を示唆している。
• ESIS調査は、信頼性の高い広域データセットを提供し、z>2における星の質量関数の質量の大きな尾の研究を可能にした。これは、初期宇宙における銀河集積を理解する上で重要なターゲットである。