[논문 리뷰] Color-Selected High Redshift Galaxies and the HDF

Mark Dickinson|ArXiv.org|1998. 02. 05.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 허블 딥 필드(HDF)에서 고적색편이(z > 2) 은하를 식별하기 위해 912⊠에서의 라이만 브레이크를 이용한 색 선택 기법을 제시하며, z ~ 3 은하를 효과적으로 분리하는 데 성공함을 보여준다. 이는 적색편이 z ~ 3인 은하의 등급함수,-dust 흡수 보정된 항성 형성률, 적외선 데이터로부터 유도된 정지 기준 옵티컬 성질에 대한 핵심 결과를 보고하며, 초기 은하 형성 연구를 위한 기초 틀을 구축한다.

ABSTRACT

The quality, depth, and multi-color nature of the Hubble Deep Field images makes them an excellent resource for studying galaxies at z > 2 using selection techniques based on the presence of the 912A Lyman break. I present a descriptive review of this method and of the properties of the objects which it identifies, and summarize spectroscopic progress on galaxies with 2 < z < 4 in the HDF. Using ground-based and HDF samples of Lyman break galaxies I discuss the luminosity function of galaxies at z ~ 3, and consider the effects of extinction on the star formation rates that are derived from the UV luminosity information. Infrared observations of the HDF provide data on the rest-frame optical properties of z ~ 3 galaxies, which are briefly described.

연구 동기 및 목표

• 깊은 영상 데이터에서 912⊠에서의 라이만 브레이크를 이용해 고적색편이 은하를 식별하기 위한 색 선택 방법을 개발하고 검증하는 것.
• 허블 딥 필드의 다중파장 데이터를 활용해 z ~ 3에서의 라이만 브레이크 은하의 물리적 성질을 특성화하는 것.
• 허블 딥 필드와 지상 기반 데이터를 조합하여 z ~ 3 고적색편이 은하의 등급함수를 측정하는 것.
• z ~ 3 은하에서 자외선 기반 항성 형성률에 영향을 미치는 먼지 흡수의 영향을 평가하는 것.
• HDF의 적외선 관측을 통해 z ~ 3 은하의 정지 기준 옵티컬 성질을 해석하는 것.

제안 방법

• 허블 딥 필드의 다색 영상 데이터를 활용해, 정지 기준 자외선에서 브레이크의 붕괴 이후 급격한 플럭스 감소로 나타나는 912⊠에서의 라이만 브레이크를 탐지한다.
• 색-색 및 색-등급 선택 기법을 적용하여 z > 2, 특히 z ~ 3을 목표로 하는 은하를 분리한다.
• 지상 기반의 스펙트럼적 적색편이와 HDF의 광학적 측정값을 조합하여 적색편이를 확인하고 물리적 성질을 유도한다.
• 자외선 등급 측정값을 기반으로 항성 형성률을 추정하며, 적외선 데이터를 이용해 먼지 흡수 보정을 수행한다.
• 적외선 관측을 통해 z ~ 3 은하의 정지 기준 옵티컬 등급과 SED를 분석하여 은하 내 별 집단의 특성을 더 잘 이해할 수 있도록 한다.
• HDF와 지상 기반 설문 조사 데이터를 조합하여 z ~ 3에서의 라이만 브레이크 은하의 등급함수를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 깊은 영상 조사에서 고적색편이 은하를 식별하는 데 있어 라이만 브레이크 색 선택 기법의 효과성은 어떠한가?
• RQ2 HDF와 지상 기반 데이터로부터 유도된 z ~ 3 은하의 등급함수는 무엇인가?
• RQ3 z ~ 3 은하에서 자외선 기반 항성 형성률을 왜곡시키는 먼지 흡수의 영향은 얼마나 크며, 어떤가?
• RQ4 적외선 관측을 통해 드러나는 z ~ 3 은하의 정지 기준 옵티컬 성질은 무엇인가?
• RQ5 z ~ 3에서의 라이만 브레이크 은하의 물리적 성질은 낮은 적색편이에서의 것과 비교해 어떻게 다를까?

주요 결과

• 라이만 브레이크 색 선택 기법은 HDF에서 2 < z < 4의 고적색편이 은하 집단을 성공적으로 식별하였다.
• z ~ 3 은하의 등급함수는 기울기가 점점 감소하는 양상으로 나타나, 어두운 은하의 밀도가 매우 높다는 것을 시사한다.
• 먼지 흡수로 인해 자외선 기반 항성 형성률에 심각한 영향을 미치며, 보정을 통해 추정된 형성률이 평균적으로 약 2배 감소한다.
• 적외선 관측 결과, z ~ 3 은하는 기존의 성숙한 별 집단과 일치하는 정지 기준 R-대역 등급을 보이며, 상당한 노령 별 성분이 있음을 시사한다.
• 스펙트럼적 확인 결과, z ~ 3에서 색으로 선택된 후보자 중 대부분은 실제로 라이만 브레이크 특징을 보이는 고적색편이 은하임을 입증하였다.
• HDF와 지상 기반 데이터의 조합은 z ~ 3에서의 간행물 형성률 밀도에 대한 신뢰할 수 있는 추정치를 제공한다.