[論文レビュー] The Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX): Description and Early Pilot Survey Results

Gary J. Hill, Karl Gebhardt+12 more|ArXiv.org|Jun 1, 2008

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 97

ひとこと要約

HETDEXは、VIRUS計器を装備したHobby-Eberly望遠鏡を用いて、広域調査を提案し、z = 1.9–3.5の範囲で80万個のリーマン線発光銀河（LAE）を検出する。これにより、バリオン音響振動およびパワースペクトル解析を用いて、ダークエネルギーの3σ検出と、0.1%レベルの曲率測定が可能となる。VIRUS-Pを用いたパイロット調査は、積分場分光法を用いたLAEの同定の実現可能性を確認し、発光線源の主要な性質を測定した。

ABSTRACT

The Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) will outfit the 10 m HET with a new wide field and an array of 150 integral-field spectrographs to survey a 420 sq. deg. area in the north Galactic cap. Each fiber-coupled unit spectrograph will cover 350-550 nm, simultaneously. This instrument, called VIRUS, will produce ~34,000 spectra per exposure, and will open up the emission-line universe to large surveys for the first time. The survey will detect 0.8 million Lyman-alpha emitting (LAE) galaxies with 1.9

研究の動機と目的

• 3次元銀河マップにおけるバリオン音響振動およびパワースペクトル形状を用いて、高赤方偏移（z ≈ 3）でのダークエネルギーの直接検出を目的とする。
• z ≈ 2.8でハッブル定数H(z)について0.9%の精度、角距離径D_A(z)について0.1%の精度を達成することを目的とする。
• 宇宙の曲率を0.1–0.2%の精度で測定し、現在の制約を10倍改善することを目的とする。
• パイロット調査において、VIRUS-Pを用いた積分場分光法によるリーマン線発光銀河の同定の有効性を検証することを目的とする。
• 本番のHETDEX調査におけるLAEの等価光度関数、バイアス、汚染度を特徴付けること。

提案手法

• McDonald 2.7 m望遠鏡にVIRUS-Pプロトタイプ分光計を設置し、深紫外フィールド（COSMOS、GOODS-N、MUNICS-deep）を対象としたパイロット調査を実施する。
• 1ユニットあたり224本のファイバーを備えたファイバー結合型積分場分光計を用い、350–550 nmの波長域を5.7 Åの分解能でカバーし、1ファイバーあたり1.8 arcsec²の面積をカバーする。
• 各フィールドに対して3回のディスファーリングパターンを適用し、1/3のフィルファクターを達成し、IFUカバーのギャップを埋める。
• 複数のディスファーリング露光データを統合して高感度スペクトルを生成し、発光線源を検出する。
• ABmag ≈ 25の深紫外画像を用いて、等価幅に基づいてリーマン線発光銀河と[OII]発光銀河を分離する。
• 観測された源数と予想される赤方偏移分布を比較するため、非時間的光度関数モデルを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VIRUS-Pを用いた広域積分場分光法は、z ≈ 2–3.5のリーマン線発光銀河を効果的に検出し、特徴づけることができるか？
• RQ2 発光線調査における低赤方偏移銀河の汚染率はどの程度で、どのように低減できるか？
• RQ3 z ≈ 3における観測されたLAEの数密度は、非時間的光度関数モデルの予測と一致するか？
• RQ4 パイロット調査データは、z ≈ 4からz ≈ 2にかけてLAE光度関数の進化をどの程度支持するか？
• RQ5 VIRUS-P機器は、2.7 m望遠鏡で2時間露光する間にLAEを十分な感度と透過率で検出可能か？

主な発見

• パイロット調査では、COSMOSフィールドの40 arcmin²で99個の発光線源を検出し、うち45個がz ≈ 3.4の確実なリーマン線発光銀河であった。
• 2時間の積算時間で、5-σの線分光感度が5–6 × 10⁻¹⁷ erg/cm²/sに達した。
• 解析の結果、LAE光度関数に進化の兆しを示したが、z ≈ 4からz ≈ 2にかけて2倍の増加と一致しており、全データセットの解析が必要である。
• パイロット調査は、広域IFU分光法によるLAE同定の実現可能性を確認し、HETDEX用のデータ還元パイプラインの妥当性を裏付けた。
• VIRUS-P機器は、4つのディスファーリングファイバー位置でz = 3.415のLAEを効果的に検出でき、IFU全体にわたる安定した源検出を実証した。
• 中程度の深さの画像（AB ~25）が、等価幅基準を用いてLAEと[OII]発光銀河を効果的に分離できることを示した。