[논문 리뷰] GOODS-ALMA: 1.1 mm galaxy survey - I. Source catalogue and optically dark galaxies

Maximilien Franco, D. Elbaz외 37명|Figshare|2018. 03. 01.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 161인용 수 56

한 줄 요약

GOODS-South의 넓은 69 arcmin^2 ALMA 1.1 mm 조사에서 0.7 mJy 컷오프, 순수도 >80%로 20개의 강건한 소스를 검출; HST-dark 은하 4개를 포함하고 중앙 적색편이 z~2.92, 중앙 별질 질량 ~1.1e11 Msun를 갖습니다.

ABSTRACT

We present a 69 arcmin$^2$ ALMA survey at 1.1mm, GOODS-ALMA, matching the deepest HST-WFC3 H-band part of the GOODS-South field. We taper the 0"24 original image with a homogeneous and circular synthesized beam of 0"60 to reduce the number of independent beams - thus reducing the number of purely statistical spurious detections - and optimize the sensitivity to point sources. We extract a catalogue of galaxies purely selected by ALMA and identify sources with and without HST counterparts down to a 5$σ$ limiting depth of H=28.2 AB (HST/WFC3 F160W). ALMA detects 20 sources brighter than 0.7 mJy in the 0"60 tapered mosaic (rms sensitivity =0.18 mJy/beam) with a purity greater than 80%. Among these detections, we identify three sources with no HST nor Spitzer-IRAC counterpart, consistent with the expected number of spurious galaxies from the analysis of the inverted image; their definitive status will require additional investigation. An additional three sources with HST counterparts are detected either at high significance in the higher resolution map, or with different detection-algorithm parameters ensuring a purity greater than 80%. Hence we identify in total 20 robust detections. Our wide contiguous survey allows us to push further in redshift the blind detection of massive galaxies with ALMA with a median redshift of $z$=2.92 and a median stellar mass of M$_{\star}$ = 1.1 $ imes 10^{11}$M$_\odot$. Our sample includes 20% HST-dark galaxies (4 out of 20), all detected in the mid-infrared with IRAC. The near-infrared based photometric redshifts of two of them $z\sim$4.3 and 4.8) suggest that these sources have redshifts $z$>4. At least 40% of the ALMA sources host an X-ray AGN, compared to 14% for other galaxies of similar mass and redshift. The wide area of our ALMA survey provides lower values at the bright end of number counts than single-dish telescopes

연구 동기 및 목표

• 먼지에 의해 차폐된 고적층 은하의 별생성 연구를 대상 소스 편향 없이 추진한다.
• GOODS-South에서 편향되지 않은 광대역 ALMA 1.1 mm 소스 카탈로그를 구축한다.
• 광학적으로 어두운(HST-dark) 은하가 ALMA 인구에 미치는 기여를 정량화한다.
• ALMA로 검출된 은하들의 적색편이와 별질 질량 분포를 잘 연구된 필드에서 특성화한다.

제안 방법

• 0.60″으로 축소된 합성 빔을 갖춘 1.1 mm의 69 arcmin^2 ALMA 모자이크를 설계하여 점원 탐지 성능을 최적화하고 허위 식별을 줄인다.
• 보정 및 이미징에 CASA를 사용하고 0.60″ 빔 테이퍼를 적용해 강건한 소스 추출을 위한 균일한 모자이크를 만든다.
• Blobcat을 이용해 더티 맵에서 소스를 검출하고 국부 RMS 잡음에 기반한 임계치를 사용해 >80%의 순수도를 달성한다.
• 로컬 민감도 변화를 특성화하기 위해 k-시그마 클리핑으로 잡음(RMS) 맵을 구성한다(중앙값 RMS ≈ 0.176 mJy/beam).
• ALMA 검출을 다중 파장 데이터(HST CANDELS/UVIS, Spitzer IRAC, MIPS, Herschel, VLA 라디오, Chandra X-선)와 대조해 동반천체를 식별하고 HST-dark 여부를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 편향되지 않은 69 arcmin^2 GOODS-South ALMA 조사에서 검출된 1.1 mm 소스의 수와 성격은 무엇인가?
• RQ2 ALMA로 검출된 은하 중 HST-dark의 비율은 얼마나 되며 그 특성은 무엇인가?
• RQ3 GOODS-South에서 ALMA로 검출된 은하들의 적색편이와 별질 질량 분포는 어떻게 되며 AGN이 동반되는가?
• RQ4 밝은 엔드의 인구를 탐색할 때 관측된 1.1 mm 수 개수는 이전의 (서브)밀리미터 조사와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 고적층 은하의 광학적으로 보이지 않는(SH) 별생성 맥락에서 ALMA 검출 은하들의 역할은 무엇인가?

주요 결과

• S/N > 5(0.60″ 테이퍼 맵)에서 20개의 강건한 ALMA 1.1 mm 검출이 순수도 >80%를 보인다.
• 고해상도 맵이나 대안 검출 매개변수에서 추가로 세 건의 고신호 검출이 나타나 전체 강건 소스 수가 20개로 확정된다.
• 샘플의 중앙 적색편이는 z = 2.92이고 중앙의 별질 질량은 M* = 1.1 × 10^11 M⊙이다.
• 소스의 약 20% (4/20)가 HST-dark이며 Spitzer–IRAC 중적외선 데이터에서 검출된다.
• 적어도 40%의 ALMA 소스가 X-레이 AGN을 호스트하고 있으며, 이는 같은 질량과 적색편이의 다른 은하들에서의 약 14%보다 높다.
• 광역대 조사에서 혼잡으로 인한 단일 망원경의 밝은 엔드 수가를 보이는 경우보다 낮은 수를 보인다.