[논문 리뷰] Accurate SEDs and selection effects for high-redshift dusty galaxies: a new hot population to discover with Spitzer?

A. W. Blain, S. C. Chapman외 2명|arXiv (Cornell University)|2004. 04. 22.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 고적측도의 밀리미터파로 선택된 은하들(SMGs)의 스펙트럼 에너지 분포(SEDs)를 조사하며, 현재의 밀리미터파 조사에서 아직 탐지되지 않은, 높은 적색편이 z ≈ 2–3에서 열역학적 온도가 높은(최대 약 60 K) 밝고 먼지가 많은 은하의 상당한 집단이 존재함을 발견한다. 이러한 은하는 외성간 100 µm 적외선 배경의 약 1/3을 차지할 수 있으며, 깊은 스피itzer 24 µm 관측에서 쉽게 탐지 가능하므로 기존의 스피itzer 데이터를 활용해 새로운 은하 집단을 타깃으로 삼을 수 있다.

ABSTRACT

The spectral energy distributions (SEDs) of dust-enshrouded galaxies with powerful restframe far-infrared(IR) emission have been constrained by a range of ground-based and space-borne surveys. The IRAS catalog provides a reasonably complete picture of the dust emission from nearby galaxies (at redshifts of order 0.1) that are typically less luminous than about 10 to the 12 solar luminosities. However, at higher redshifts, the observational coverage from all existing far-IR and submillimeter(submm) surveys is much less complete. Here we investigate the SEDs of a new sample of high-redshift submm-selected galaxies (SMGs), for which redshifts are known, allowing us to estimate reliable luminosities and characteristic dust temperatures. We demonstrate that a wide range of SEDs is present in the population, and that a substantial number of luminous dusty galaxies with hotter dust temperatures could exist at similar redshifts (of order 2 to 3), but remain undetected in existing submm surveys. These hotter galaxies could be responsible for about a third of the extragalactic IR background radiation at a wavelength of about 100 microns. The brightest of these galaxies would have far-IR luminosities of order 10 to the 13 solar luminosities and dust temperatures of order 60 K. Galaxies up to an order of magnitude less luminous with similar SEDs will be easy to detect and identify in the deepest Spitzer observations of extragalactic fields at 24 microns.

연구 동기 및 목표

• 기존의 적외선 및 밀리미터파 조사가 고적측도 먼지 은하를 탐지하는 데 얼마나 완전한지 평가하기 위해.
• 알려진 적색편이를 가진 밀리미터파로 선택된 은하들(SMGs)의 스펙트럼 에너지 분포(SEDs)를 특성화하기 위해.
• z ≈ 2–3에서 밝고 핫-먼지 은하의 집단이 누락되고 있을 수 있는 선택 효과를 규명하기 위해.
• 이러한 은하들이 깊은 스피itzer 24 µm 관측에서 탐지 가능한지 평가하기 위해.

제안 방법

• 알려진 적색편이를 가진 고적측도 밀리미터파로 선택된 은하들(SMGs)의 샘플을 분석하여 신뢰할 수 있는 빛의 강도와 먼지 온도를 유도하기 위해.
• 관측된 및 고정된 틀에서의 광역적 적외선 특성에 걸쳐 SEDs를 구성하고 비교하기 위해.
• 적색편이 및 빛의 강도 제약 조건을 사용하여 고적측도 먼지 은하에서 먼지 온도의 예상 분포를 모델링하기 위해.
• SED 모델링을 적용하여 더 높은 온도의 먼지 은하가 외성간 적외선 배경(EIRB)에 기여하는 정도를 추정하기 위해.
• SED 및 복사 강도 예측을 바탕으로 이러한 은하들이 깊은 스피itzer 24 µm 조사에서 탐지 가능한지 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 알려진 적색편이를 가진 고적측도 밀리미터파로 선택된 은하들(SMGs)에서 먼지 온도 범위와 SED 형태의 범위는 무엇인가?
• RQ2 z ≈ 2–3에서 밝고 먼지가 많은 은하들이 높은 적외선 복사 강도를 지니고 있음에도 불구하고 기존의 밀리미터파 조사에서 탐지되지 않는 이유는 무엇인가?
• RQ3 더 높은 온도의 먼지 은하는 100 µm에서 외성간 적외선 배경(EIRB)에 얼마나 기여하는가?
• RQ4 이러한 탐지되지 않은 핫-먼지 은하들은 깊은 스피itzer 24 µm 조사에서 탐지 가능한가?
• RQ5 탐지되지 않은 이들 은하 중에서 가장 탐지 가능한 하위집단의 빛의 강도와 먼지 온도 특성은 무엇인가?

주요 결과

• 현재의 밀리미터파 조사에서 아직 탐지되지 않은, z ≈ 2–3에서 먼지 온도가 최대 약 60 K에 이르는 고적측도 먼지 은하의 상당한 집단이 존재한다.
• 이러한 더 높은 온도의 먼지 은하들이 외성간 100 µm 적외선 배경의 약 1/3을 차지할 수 있다.
• 이들 은하 중 가장 밝은 은하들은 약 10^13 태양 빛의 강도와 함께 약 60 K의 먼지 온도를 지닌다.
• 유사한 SED를 지닌 빛의 강도가 약 10배 낮은 은하들은 깊은 스피itzer 24 µm 관측에서 쉽게 탐지 가능하다.
• SMGs 내의 SED 다양성은 현재의 밀리미터파 조사가 고적측도 및 핫-먼지 시스템에 대해 완전하지 않음을 시사한다.
• 이러한 발견은 스피itzer의 24 µm 데이터를 활용해 기존의 밀리미터파 조사에서 발견되지 않은 고적측도 먼지 은하의 새로운 집단을 발견할 수 있음을 시사한다.