[논문 리뷰] Detection of Strong Clustering of Extremely Red Objects: Implications for the Density of z > 1 Ellipticals

E. Daddi, A. Cimatti외 6명|arXiv (Cornell University)|2000. 05. 30.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 현재까지 가장 넓은 시야를 커버하는 초적색객체(EROs)의 광역 조사 결과를 제시한다. 총 701 arcmin²의 영역을 조사하였으며, Ks ≤18.8에서 85%의 완전성을 확보하였다. EROs는 8σ 수준에서 강한 군집화를 보였으며, 이는 필드 은하보다 약 10배 높은 수준이다. 이는 다수의 EROs가 고적색도(z > 1)의 타원은하임을 직접적으로 입증하는 결과로, 이전에 우주적 변동성으로 인해 발생했던 타원은하 밀도 측정의 모순을 해결한다.

ABSTRACT

We present the results of a wide-field survey for extremely red objects (EROs hereafter), the widest so far, based on Ks and R band imaging. The survey covers 701 arcmin^2 and it is 85% complete to Ks\leq18.8 over the whole area and to Ks\leq19.2 over 447.5 arcmin^2. Thanks to the wide field covered, a complete sample of about 400 EROs with R-Ks\geq5 was selected. The distribution of the EROs on the sky is strongly inhomogeneous, being characterized by overdensities and large voids. We detect at the 8 sigma level a strong clustering signal of the EROs which is about an order of magnitude larger than the clustering of K-selected field galaxies in the same magnitude range. A smooth trend of increasing clustering amplitude with the R-Ks color is observed. These results are strong evidence that the largest fraction of EROs is composed of high-z ellipticals, of which we detect for the first time the z\simgt1 large scale structure clustering signal. We show how the surface density variations of the ERO population found in our survey can explain the highly discrepant results obtained so far on the density of z > 1 ellipticals, and we briefly discuss the main implications of our results for the evolution of elliptical galaxies. The number counts and the colors of the K-selected field galaxies are also presented and briefly discussed.

연구 동기 및 목표

• 광역 조사 기반으로 고적색도 타원은하의 밀도를 측정할 때 발생하는 필드 간 우주적 변동성을 극복하기 위해 광역 조사를 수행한다.
• 관측된 ERO 집단이 주로 고적색도 타원은하인지 또는 먼지가 많은 성별 형성 은하인지를 규명한다.
• ERO의 군집 성질을 측정하고, z > 1 타원은하의 대규모 구조와 연관지어 분석한다.
• 필드 간 변동성을 고려함으로써 이전에 충돌하는 z > 1 타원은하의 공동 밀도 결과를 통합한다.
• 관측된 ERO 수와 군집 강도가 수동 진화 모델 및 계층적 은하 형성 모델과 얼마나 일치하는지 평가한다.

제안 방법

• ESO 신기술망원경(NTT)을 사용하여 총 701 arcmin²의 영역에서 Ks 및 R 대역 이미징 조사를 수행하였으며, Ks ≤18.8에서 85%의 완전성을 확보하였다.
• EROs를 R − Ks ≥ 5로 정의하여 조사 영역 내 총 398개의 EROs를 선별하였다.
• 각도 상관함수(ACFs)를 필드 은하 및 EROs에 대해 파wr-법적 피팅을 통해 계산하였으며, 고정된 기울기 δ = 0.8을 사용하였다.
• 다양한 Ks magnitude 및 R − Ks 색상 기준에서 ERO 표면 밀도와 수세기 수를 계산하였다.
• 광학적 적색도와 색상-색상 분석을 통해 ERO의 적색도 분포 및 성격을 추정하였다.
• 수동 진화(PLE) 및 계층적 형성 모델의 예측과 관측된 군집 강도 및 ERO 수를 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z > 1 타원은하의 진정한 공동 밀도는 무엇이며, 왜 이전 조사에서는 결과가 상반되었는가?
• RQ2 초적색객체(EROs)는 주로 고적색도 타원은하인지, 아니면 먼지가 많은 성별 형성 은하인지인가?
• RQ3 ERO 집단은 대규모 군집화를 보이며, 이는 그들의 어둠센 물질 홀의 환경에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 ERO 표면 밀도의 필드 간 변동성은 고적색도 타원은하 밀도 추정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 관측된 ERO 수와 군집 강도는 수동 진화 모델 또는 계층적 형성 모델을 얼마나 잘 지지하는가?

주요 결과

• 조사는 총 701 arcmin²를 커버하였으며, 전체 영역에서 Ks ≤18.8까지 85%의 완전성을 확보하였고, 447.5 arcmin² 영역에선 Ks ≤19.2까지 완전성을 확보하였다. 이는 현재까지 가장 넓은 ERO 조사이다.
• R − Ks ≥ 5 조건을 만족하는 총 398개의 EROs를 선별하였으며, 이는 현재까지 발표된 바 있는 가장 큰 ERO 샘플이다. Ks ≤19.2에서 표면 밀도는 0.67 ± 0.03 EROs per arcmin²이다.
• R − Ks ≥ 5 및 18.5 ≤ Ks ≤ 19.2 조건에서 ERO의 각도 상관함수의 강도 A(1°) ≈ 0.015이며, 이는 필드 은하의 A(1°) ≈ 0.0015보다 약 10배 높다.
• 군집 강도는 R − Ks 색상에 따라 증가하며, logA ∝ 0.43(R − Ks)의 관계를 따르므로, 더 빨간색인 EROs일수록 더 강하게 군집화되어 있음을 시사한다.
• ERO의 강력한 군집화는 8σ의 유의수준에서 검출되었으며, 이는 다수의 EROs가 고적색도(z > 1)의 타원은하임을 직접적으로 입증한다.
• 관측된 군집화는 이전 조사에서의 모순된 결과를 설명한다: 소규모 영역 조사는 강한 우주적 변동성에 영향을 받아 ERO 밀도 추정치에 허위 변동이 발생한다.