[論文レビュー] Very Red and Extremely Red Galaxies in the Fields of z ~ 1.5 Radio-Loud Quasars

Patrick B. Hall, Marcin Sawicki+8 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 23

ひとこと要約

本研究は、多波長データを用いて、z ~ 1.5 の電波強度が高いクェーサーの環境を調査し、クェーサー赤方偏移において非常に赤く、極めて赤い銀河（EROs）の顕著な過剰が明らかになった。EROsが R-K > 6 である割合は一般領域と比較して2.7倍多いが、その多くはクェーサーとは物理的に関連していない。代わりに、多くのEROsは大規模なダストによる赤化（E(B-V) ≈ 0.6）を示しており、高赤方偏移のダストに覆われた星形成銀河である可能性が高く、これは光学的調査で代表されていない銀河群を示唆している。

ABSTRACT

We previously identified an excess of mostly red galaxies around 31 RLQs at z=1-2. These fields have an ERO (extremely red object, R-K>6) density 2.7 times higher than the field. Assuming the EROs are passively evolved galaxies at the quasar redshifts, they have characteristic luminosities of only ~L^*. We also present new observations of four z~1.54 RLQ fields: (1) Wide-field J & Ks data confirm an Abell richness ~2 excess within 140" of Q0835+580 but an excess only within 50" of Q1126+101. (2) In 3 fields we present deep narrow-band redshifted H-alpha observations. We detect five candidate galaxies at the quasar redshifts, a surface density 2.5x higher than the field. (3) SCUBA sub-mm observations of 3 fields detect 2 quasars and 2 galaxies with SEDs best fit as highly reddened galaxies at the quasar z. (4) H-band adaptive optics (AO) imaging is used to estimate redshifts for 2 red, bulge-dominated galaxies using the Kormendy relation. Both have structural redshifts foreground to the quasar, but these are not confirmed by photometric redshifts, possibly because their optical photometry is corrupted by scattered light from the AO guidestar. (5) We use quantitative SED fits to constrain the photometric redshifts z_ph for some galaxies. Most galaxies near Q0835+580 are consistent with being at its redshift, including a candidate very old passively evolving galaxy. Many very & extremely red objects have z_ph z_q, and dust reddening is required to fit most of them, including many objects whose fits also require relatively old stellar populations. Large reddenings of E(B-V)~0.6 are required to fit four J-K selected EROs, though all but one of them have best-fit z_ph>z_q. These objects may represent a population of dusty high-z galaxies underrepresented in optically selected samples. (Abridged)

研究の動機と目的

• z ~ 1.5 の電波強度が高いクェーサーの周囲における非常に赤く、極めて赤い銀河（EROs）の性質と赤方偏移分布を調査すること。
• 観測された赤い銀河の過剰が、クェーサーと物理的に関連しているのか、それとも偶然の重なりや前方・背景の集団によるものかを特定すること。
• 多波長の光度測定と SED フィッティングを用いて、これらの赤い対象物のスペクトルエネルギー分布（SED）を形作るダストと星形成の役割を評価すること。
• 電波強度が高いクェーサーが z > 1 で銀河の過剰密度に存在することを、構造的および光度的赤方偏移を用いて検証すること。

提案手法

• クェーサー領域の銀河過剰密度をマップし、Abell の豊かさを推定するために、広視野の J バンドおよび Ks バンド画像を取得した。
• クェーサー赤方偏移における Lyα に発光する銀河を検出するために、深さのある狭帯域 Hα 観測を実施し、ランダム領域の調査と表面密度を比較した。
• クェーサー赤方偏移における高赤方偏移の銀河からのダスト放射を検出するために、SCUBA のSubmm 観測を実施した。
• ボリューム密度が支配的な銀河の Kormendy 関係を用いて、H バンドの適応光学画像を用いて構造的赤方偏移を推定した。
• 光度的赤方偏移（z_ph）と星形成歴のパラメータ、特にダストの減光（E(B-V)）を制約するために、定量的 SED フィッティングを実施した。
• 光度的赤方偏移と構造的赤方偏移を比較し、AO 観測領域における散乱光による光度的汚染を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ~ 1.5 の電波強度が高いクェーサーの周囲に観測された非常に赤く、極めて赤い銀河（EROs）の過剰は、クェーサーと物理的に関連しているのか、それとも偶然の重なりなのか？
• RQ2 これらの領域における EROs の SED を形作るダストの役割は何か？ また、それは光度的赤方偏移や推定された星形成歴にどのように影響を与えるか？
• RQ3 クェーサー周囲の赤い銀河の過剰密度は、質量的で進化した銀河システムの存在を示唆しているのか、それとも顕著なダスト遮へいを伴う星形成の継続を示唆しているのか？
• RQ4 高赤方偏移の赤い銀河において、星形成の形態的指標（例：不規則またはディスク型の形態）と SED から得られた星形成歴の相関はどの程度か？
• RQ5 Kormendy 関係から得られる構造的赤方偏移と光度的赤方偏移の比較は、AO 観測領域における光度的校正の誤差をどのように示唆しているのか？

主な発見

• クェーサー領域における極めて赤い対象物（EROs、R-K > 6）の表面密度は、一般領域と比較して2.7倍高い。これは顕著な過剰密度を示している。
• R-K > 6 のEROs の多くはクェーサーとは物理的に関連していない。4つの領域のうち、J-K > 2.5 のEROs が顕著に過剰であるのは1つの領域に限られる。
• Q 1126+101 領域の J-K で選別された4つの EROs は、大規模なダストによる赤化（E(B-V) ≈ 0.6 ± 0.3）を示しており、最良の光度的赤方偏移は z_ph > z_q である。これは、高赤方偏移でダストに覆われた星形成銀河である可能性を示唆している。
• 定量的 SED フィッティングの結果、非常に赤い対象物の約半数が顕著なダスト減光と比較的古い星形成歴を示しており、複雑な星形成歴を示している。
• Q 0835+580 のコンパクトな銀河群に属する18個の銀河のうち13個が、90％以上の信頼度でクェーサー赤方偏移（z_q ≈ 1.54）と一致する光度的赤方偏移を示しており、物理的関連性を支持している。
• 適応光学画像は、2つのボリューム密度支配の銀河に対して、z ≲ 0.2 または 1 ≲ z ≲ 1.35 の構造的赤方偏移を示したが、光度的赤方偏移とは一致せず、おそらく散乱光による汚染のためである。