[논문 리뷰] Cosmologically distant OH megamasers: A test of the galaxy merging rate at Z approximately 2 and a contaminant of blind HI surveys in the 21cm line

F. H. Briggs|arXiv (Cornell University)|1997. 10. 14.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 천문학적으로 먼 OH 매크로마이크로파(1667/1665 MHz) 마이크로파를 기존의 전파망원경을 이용해 적색편이 z ≈ 1–3에서 탐지할 수 있으며, 이는 고적색편이(z ≈ 2)에서 은하 융합률을 독립적으로 조사할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 OH 마이크로파 신호가 1200 MHz 이하의 빈 21cm HI 조사에서 오염을 일으킬 수 있으며, 특히 z < 0.4에서 문제가 되며, 광학적 또는 적외선 관측으로 뒷받질하지 않으면 고속 구름으로 오해당할 수 있음을 밝힌다.

ABSTRACT

Bright OH megamaser galaxies, radiating 1667/1665 MHz lines, could be detected at redshifts from z from 1 to 3 in moderate integration times with existing radio telescopes. The superluminous FIR galaxies that host the megamasers are relatively rare at z equal 0, but they may have been more common at high redshift, if the galaxy merger rate increases steeply with redshift. Therefore, blind radio spectroscopic surveys at frequencies of 400 to 1000 Mhz can form an independent test of the galaxy merger rate as a function of time over the redshift interval z = 4 to 0.7. The redshift range z = 0.17 to 0.4 will be difficult to survey for OH masers, since spectroscopic survey signals will be confused with HI emission from normal galaxies at redshifts less than 0.3. In fact, the signals from OH masers are likely to dominate over 21cm line emission from normal galaxies at frequencies below 1200 MHz (i.e. large redshifts z_HI &gt; 0.18 and z_OH &gt; 0.4). Surveyors of nearby galaxies in the 21cm line may find that OH masers form a contaminant to deep, blind HI surveys for redshift velocities less than a few hundred kilometers per second. At frequencies just above 1420 MHz, sensitive sky surveys might detect OH masers, which could be mistaken for a population of ``infalling, compact High Velocity Clouds'' but would ultimately be traced to luminous FIR background galaxies at z equal 0.17 once optical and IR follow-up has been performed.

연구 동기 및 목표

• 기존 전파망원경을 이용해 고적색편이(z ≈ 1–3)에서 OH 매크로마이크로파의 탐지 가능성을 평가하기.
• OH 매크로마이크로파 조사가 은하 융합률의 우주 시간에 따른 진화를 독립적으로 검증하는 데 기여할 수 있는지 평가하기.
• 특히 저적색편이에서 OH 매크로마이크로파가 빈 21cm HI 조사에 오염을 일으킬 수 있는지 확인하기.
• 근접한 하늘 조사에서 OH 매크로마이크로파가 고속 구름으로 잘못 식별되는 위험을 검토하기.

제안 방법

• 1667/1665 MHz OH 마이크로파 선의 적색편이 주파수를 모델링하여 400–1000 MHz 대역에서의 탐지 가능성을 결정하기.
• 적색편이에 따라 변화하는 융합률을 가정하여 OH 매크로마이크로파의 기대 수밀도를 추정하기.
• 다른 적색편이에서 정상 은하의 21cm HI 방출과의 유사성에 비해 OH 마이크로파 신호의 복사세기를 비교하기.
• 적색편이 범위 z ≈ 0.17–0.4에서 OH 마이크로파 신호와 HI 방출 간의 혼동 가능성을 평가하기.
• 1420 MHz 이상에서 민감한 하늘 조사에서 OH 마이크로파를 탐지할 가능성 평가하기.
• 적색편이와 빛나는 세기의 논거를 사용하여 잘못 식별된 마이크로파 신호가 실제로 밝은 FIR 은하에서 유래했음을 추적하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재의 전파망원경을 사용해 중간 통합 시간 동안 z ≈ 1–3에서 OH 매크로마이크로파를 탐지할 수 있는가?
• RQ2 OH 매크로마이크로파 조사가 적색편이에 따라 변화하는 은하 융합률의 진화에 대해 얼마나 독립적인 제약 조건을 제공할 수 있는가?
• RQ3 저적색편이에서 정상 은하의 21cm HI 방출과 비교해 OH 마이크로파 신호의 세기는 어떻게 되는가?
• RQ4 특히 z < 0.4에서 OH 마이크로파가 빈 21cm HI 조사에 오염을 일으킬 위험은 어느 정도인가?
• RQ5 OH 마이크로파가 근접한 조사에서 고속 구름으로 잘못 분류될 수 있으며, 이를 어떻게 정확히 식별할 수 있는가?

주요 결과

• OH 매크로마이크로파는 고 luminosity 덕분에 기존 전파망원경을 사용해 중간 통합 시간 내에 z ≈ 1–3에서 탐지 가능하다.
• 빈 조사에서 OH 매크로마이크로파를 탐지하면 z ≈ 2에서 은하 융합률을 독립적으로 검증할 수 있다.
• 1200 MHz 이하에서는 z_OH > 0.4 및 z_HI > 0.18인 적색편이에서 OH 마이크로파 신호가 정상 은하의 21cm HI 방출보다 우세할 가능성이 높다.
• 근접한 은하의 21cm 선에서 조사 시 OH 마이크로파에 의해 오염될 수 있으며, 특히 적색편이 속도가 300 km/s 이하일 경우 더욱 심각하다.
• 1420 MHz 이상에서 탐지된 OH 마이크로파 신호는 실제로는 낙하하는 고속 구름으로 오해될 수 있지만, 후속 관측을 통해 z ≈ 0.17에서 빛나는 FIR 은하로 추적 가능하다.
• 적색편이 범위 z ≈ 0.17–0.4는 OH 마이크로파와 HI 방출 신호 간의 혼동으로 인해 중요한 관측적 과제를 안고 있다.