[論文レビュー] The Lyman alpha reference sample: IV. Morphology at low and high redshift

L. Guaita, Jens Melinder+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 81被引用数 27

ひとこと要約

本研究は、低赤方偏移のリプマンアルファ発光銀河（LARS銀河）の形態を分析し、リプマンアルファ光子の脱出メカニズムを理解することを目的としている。ハッブル宇宙望遠鏡の画像を用いて、リプマンアルファ発光が連続スペクトル光よりもよりコンパクトで中心に集中していることが定量的に示された。これは、星形成領域の周囲にハローを形成していることを示している。しかし、リプマンアルファ発光を一意に決定づける形態的特徴は存在せず、高赤方偏移のシミュレーションでは、浅い深さと解像度の制限により、これらの銀河は現在のリプマンアルファ調査で明るく見えないことが示された。

ABSTRACT

We measured the sizes and morphological parameters of LARS galaxies in the continuum, Lya, and Ha images. We studied morphology by using the Gini coefficient vs M20 and asymmetry vs concentration diagrams. We then simulated LARS galaxies at z~2 and 5.7, performing the same morphological measurements. We also investigated the detectability of LARS galaxies in current deep field observations. The subsample of LAEs within LARS (LARS-LAEs) was stacked to provide a comparison to stacking studies performed at high redshift. LARS galaxies have continuum size, stellar mass, and rest-frame absolute magnitude typical of Lyman break analogues in the local Universe and also similar to 2

研究の動機と目的

• 局所のリプマンアルファ発光銀河（LAE）のレストフレームUVおよび光学的形態を特徴づけ、高赤方偏移の星形成銀河の類縁体としての役割を明らかにすること。
• 星爆発銀河におけるリプマンアルファ発光の形態が連続スペクトルやHα発光とどのように異なるかを定量すること。
• LARS銀河をz ~ 2およびz ~ 5.7にシミュレートし、現在の深宇宙フィールド調査での検出可能性を評価すること。
• 非対称性、集中度、クラスターリングといった形態的特徴がリプマンアルファの脱出を制御するかどうかを調査すること。
• LARS銀河のLAEと非LAEのスタックしたリプマンアルファプロファイルを比較し、リプマンアルファ発光の構造的特徴を特定すること。

提案手法

• 11個のLARS銀河のハッブル宇宙望遠鏡画像から、連続スペクトル、リプマンアルファ、Hαのサイズおよび形態パラメータ（ギニ、M20、非対称性、集中度）を測定した。
• Gini対M20および非対称性対集中度の図を用いて、銀河の形態を分類し、LAEと非LAEを比較した。
• レストフレームUVおよびリプマンアルファ画像を用いて、LARS銀河をz ~ 2およびz ~ 5.7にシミュレートし、実際の調査を模倣するための機器的効果（PSF、ノイズ、解像度）を適用した。
• LARS-LAEのリプマンアルファ画像をスタックし、高赤方偏移での表面輝度プロファイルを比較した。
• 画像を再グリッド化および再サンプリングして、高赤方偏移調査の深さと解像度に合わせ、検出限界をテストした。
• 背景ノイズおよび解像度が浅い調査における楕円度およびクラスターリングに与える影響を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所のLARS銀河におけるリプマンアルファ発光の形態は、そのレストフレームUVおよびHα形態とどのように異なるか？
• RQ2 LARS-LAEは、サンプル内の非LAEと比較して、明確な形態的特徴（例：対称性、集中度）を示すか？
• RQ3 LARS銀河は、現在の深宇宙フィールドリプマンアルファ調査でz ~ 2およびz ~ 5.7に検出可能か？
• RQ4 浅い調査の深さと解像度は、リプマンアルファ発光の測定された形態的パラメータ（例：楕円度、クラスターリング）にどのように影響するか？
• RQ5 LARS-LAEと全LARSサンプルのスタックしたリプマンアルファプロファイルの差異の原因は何か？

主な発見

• LARS銀河は、局所のリプマンブレイクアナログおよび2 < z < 3の星形成銀河と同等の連続スペクトルサイズ、星形成質量、絶対等級を有する。
• LARS-LAEは、UV連続スペクトルと比較して、リプマンアルファにおいてよりコンパクトで中心に集中しており、HII領域の周囲にリプマンアルファハローが形成されていることを示している。
• LARS-LAEのリプマンアルファ発光は、非LAEと比較してより対称的かつ集中度が高く、非LAEは斑点的かつ不規則なリプマンアルファ形態を示している。
• z ~ 2およびz ~ 5.7にシミュレートされたLARS銀河は、UV連続スペクトルでは検出可能であるが、深さと解像度の制限により、現在のリプマンアルファ調査では容易に検出できない。
• LARS-LAEのスタックしたリプマンアルファ画像はピークが強く、中心に集中したプロファイルを示すが、全LARS銀河のスタックは、異なるダストおよびHI分布のため、より広がって不規則である。
• LARS銀河のリプマンアルファハローの勾配は、z ~ 2の観測よりも急で、z ~ 5.7の観測と同等であるため、LARSは高赤方偏移調査よりも小スケールのISM構造を調べられることを示唆している。