[論文レビュー] The VLA-VIRMOS Deep Field I. Radio observations probing the microJy source population

M. Bondi. P. Ciliegi, G. Zamorani+33 more|ArXiv.org|Mar 17, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 25被引用数 108

ひとこと要約

本論文は、VIRMOS VLT Deep Surveyにおける1 deg²領域を対象として、深さ1.4 GHz VLA電波観測を報告し、17 μJyのルート・ミーン・スクエア（rms）ノイズを達成し、80 μJyまで1,054個の電波源を検出した。本研究では、模擬的ソース集団を用いて分解能バイアスおよびクリーニングバイアスを補正し、1 mJy未満で傾きの顕著な変化を示す電波カウントを得た。これは、ハッブル・ディープ・フィールド（HDF）のカウントと比較して約50%高い値であり、フィールド間ばらつきおよび本調査の高い完全性を示している。

ABSTRACT

We have conducted a deep survey (r.m.s noise 17 microJy) with the Very Large Array (VLA) at 1.4 GHz, with a resolution of 6 arcsec, of a 1 square degree region included in the VIRMOS VLT Deep Survey. In the same field we already have multiband photometry down to I(AB)=25, and spectroscopic observations will be obtained during the VIRMOS VLT survey. The homogeneous sensitivity over the whole field has allowed to derive a complete sample of 1054 radio sources (5 sigma limit). We give a detailed description of the data reduction and of the analysis of the radio observations, with particular care to the effects of clean bias and bandwidth smearing, and of the methods used to obtain the catalogue of radio sources. To estimate the effect of the resolution bias on our observations we have modelled the effective angular-size distribution of the sources in our sample and we have used this distribution to simulate a sample of radio sources. Finally we present the radio count distribution down to 0.08 mJy derived from the catalogue. Our counts are in good agreement with the best fit derived from earlier surveys, and are about 50 % higher than the counts in the HDF. The radio count distribution clearly shows, with extremely good statistics, the change in the slope for the sub-mJy radio sources.

研究の動機と目的

• 1.4 GHz帯で均一な感度と高い空間分解能（6 arcsec）を有する広域の電波調査を実施し、サブ-mJyおよびμJy領域の電波源集団を調査すること。
• 深さ電波調査における源検出およびフラックス測定に歪をもたらす可能性のある系統的要因（クリーニングバイアス、帯域幅スメアリングなど）に対処すること。
• 統計的解析を可能にするために、1 deg²領域における完全でフラックス限界付きの電波源カタログを確立すること。
• 検出された源の有効な角サイズ分布に基づいて、模擬的ソース集団を用いて分解能バイアスを補正すること。
• 得られた電波カウントを他の調査と比較し、特にハッブル・ディープ・フィールド（HDF）と照らし合わせてフィールド間ばらつきを評価すること。

提案手法

• 9日間にわたり、VLAのB配置を用いて1.4 GHz帯で56時間の観測を実施し、17 μJyのrmsノイズと6 arcsecの分解能を達成した。
• クリーニングバイアスおよび帯域幅スメアリングの影響を最小限に抑えるため、きめ細やかなデータ還元技術を適用し、詳細な分析によりその影響が源検出に著しい影響を及ぼさないことを確認した。
• 5σ検出閾値を用い、クリーニング・モザイクからのフラックス密度を測定することで、1,054個の電波源からなる完全なカタログを構築した。
• 0.4–1.0 mJy範囲の源の有効な角サイズ分布をモデル化し、現実的なサイズおよびフラックス分布を持つ電波源集団の模擬を生成した。
• 模擬的ソース集団を用いて、特に明るさが弱いフラックス・ビン（S < 0.08 mJy）において、観測カウントの分解能バイアスを統計的に補正した。
• 破れたべき乗法則を用いて補正済み微分および積分カウントをフィットさせ、サブ-mJy領域における傾きの変化を定量化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1.4 GHz帯の電波源カウント分布の真の形状は何か？ 1 mJy未満で傾きの顕著な変化が見られるか？
• RQ2 分解能バイアスおよびクリーニングバイアスは、高ダイナミックレンジを持つ深さ電波調査において、完全性およびフラックス測定にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ3 本調査の電波カウントは、ハッブル・ディープ・フィールド（HDF）および他の深さ調査と比較してどう異なるか？ これはフィールド間ばらつきに何を示唆するか？
• RQ4 多波長フォローアップから得られる情報に基づき、星形成銀河や初期型銀河などの異なる源集団が、サブ-mJyおよびμJy領域の電波源集団にどの程度寄与しているか？
• RQ5 観測された源カウント分布は、破れたべき乗法則で正確にモデル化可能か？ また、明るい領域と弱い領域における最良のフィットパラメータは何か？

主な発見

• 本調査では17 μJyのrmsノイズを達成し、1 deg²領域で5σ限界が約80 μJyの1,054個の電波源が検出された。
• 補正済みの電波源カウントは1 mJy未満で顕著な傾きの変化を示し、0.08–0.6 mJy範囲における微分傾きは-2.28 ± 0.04であり、ユーグレニアン値に近く、ほぼ一致している。
• 0.08–0.6 mJy範囲のカウントは、ハッブル・ディープ・フィールド（HDF）における Richards (2000) が導いた値と比較して約50%高い値を示しており、HDFで系統的な欠測が生じていた可能性を示している。
• 観測カウントは、以前の調査（Katgert et al. 1988）の最良のフィットモデルと良好に一致しており、補正済みカタログの完全性と正確性が裏付けられた。
• 0.4–1.0 mJy範囲の源の有効な角サイズ分布に基づくシミュレーションにより、分解能バイアスが最も明るさの弱いフラックス・ビンに顕著に影響を及ぼし、正確なカウントを得るには補正が不可欠であることが確認された。
• 本研究では、サブ-mJyカウントにおけるフィールド間ばらつきが実在のものであり、機器的または還元プロセスの影響によるものではないことが、HDF領域の低分解能調査との比較により裏付けられた。