[논문 리뷰] Herschel FIR counterparts of selected Ly-alpha emitters at z~2.2. Fast evolution since z~3 or missed obscured AGNs?

Á. Bongiovanni, I. Oteo외 59명|arXiv (Cornell University)|2010. 08. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 13

한 줄 요약

이 연구는 허셜/PACS 데이터를 사용하여 z ~ 2.2에서 라이만-알파 발광체(Lyman-alpha emitters, LAEs)의 적외선 원격부를 규명하며, 은하핵 활동은닉은량(AGN) 또는 복합 체계의 비율이 약 75%에 이르는 것으로 밝혀졌다. 결과적으로 z ~ 3에서 z ~ 2.2로의 AGN 비율 변화가 빠르게 일어나며, 이는 이전에 LAE 집단이 주로 젊고 은폐되지 않은 별 형성은 은하로 간주된 바를 도전한다.

ABSTRACT

Ly-alpha emitters (LAEs) are seen everywhere in the redshift domain from local to z~7. Far-infrared (FIR) counterparts of LAEs at different epochs could provide direct clues on dust content, extinction, and spectral energy distribution (SED) for these galaxies. We search for FIR counterparts of LAEs that are optically detected in the GOODS-North field at redshift z~2.2 using data from the Herschel Space Telescope with the Photodetector Array Camera and Spectrometer (PACS). The LAE candidates were isolated via color-magnitude diagram using the medium-band photometry from the ALHAMBRA Survey, ancillary data on GOODS-North, and stellar population models. According to the fitting of these spectral synthesis models and FIR/optical diagnostics, most of them seem to be obscured galaxies whose spectra are AGN-dominated. From the analysis of the optical data, we have observed a fraction of AGN or composite over source total number of ~0.75 in the LAE population at z~2.2, which is marginally consistent with the fraction previously observed at z=2.25 and even at low redshift (0.2

연구 동기 및 목표

• 허셜/PACS 데이터를 활용하여 z ~ 2.2에서 라이만-알파 발광체(LAEs)의 적외선 원격부를 식별하고 특성화하기.
• 고적색도 LAEs의 먼지 함량, 투과도 및 스펙트럼 에너지 분포(Spectral Energy Distribution, SED)를 조사하기.
• z ~ 2.2에서 관측된 높은 AGN 비율이 z ~ 3에서의 빠른 진화를 반영하는지, 또는 깊은 적외선 데이터 부족으로 인한 선택 편향인지 판단하기.
• 이전 LAE 샘플에서 충분한 적외선 감도가 부족해 은폐된 AGN가 누락되었는지 평가하기.
• 먼지 재방출과 AGN 활동이 중간 적색도에서 LAE 특성을 어떻게 결정짓는지 평가하기.

제안 방법

• ALHAMBRA 조사 및 보조 GOODS-North 데이터의 중대역도 영상 데이터를 활용하여 색-등급도 다이어그램을 통해 LAE 후보를 식별하였다.
• 은하 별 모형 합성 모델과 적외선/광학 진단법을 적용하여 LAE SED를 분류하고 AGN 기여도를 추정하였다.
• 허셜/PACS 적외선 영상 데이터를 사용하여 70, 100, 160 μm에서 적외선 방출을 탐지하고 강력한 적외선 원격부를 식별하였다.
• Nilsson 등(2009), Gronwall 등(2007), Ouchi 등(2008)의 데이터를 활용하여 z에 따른 AGN 비율을 비교하여 진화를 평가하였다.
• Fiore 등(2008)의 기준을 적용하여 R-Ks 색상과 24 μm/R-대역 광도 비율을 사용하여 은폐 수준을 평가하였다.
• ALHAMBRA 가짜 스펙트럼을 분석하여 CIV λ1549 방출선을 탐지하였으며, 높은 라이만-알파 등화도를 가진 소스에서 AGN 존재를 뒷받침하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z ~ 2.2에서 LAEs의 적외선 원격부는 무엇이며, 먼지 및 AGN 함량에 대해 어떤 정보를 제공하는가?
• RQ2 z ~ 3에서 z ~ 2.2로의 LAEs 내 AGN 비율은 어떻게 변화하며, 이는 은하 진화 모델에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 이전 LAE 샘플에서 충분한 적외선 깊이가 부족하여 은폐된 AGN가 얼마나 많이 누락되었는가?
• RQ4 관측된 z ~ 2.2 LAEs는 젊고 저질량의 별 형성은 은하로 일관되는가, 아니면 먼지와 핵 활동의 징후를 보이는가?
• RQ5 공명 산란과 먼지 투과도는 관측된 라이만-알파 광도 및 등화도 분포를 어떻게 결정짓는가?

주요 결과

• z ~ 2.2에서 3개의 강력한 적외선(PACS) 원격부가 탐지되었으며, 이는 고적색도 LAEs에서 먼지 방출이 관측될 수 있음을 확인한다.
• z ~ 2.2에서 LAE 샘플의 AGN-총 비율은 약 0.75로, z ~ 3.1에서 관측된 약 0.05의 비율보다 뚜렷하게 높다.
• z ~ 3에서 z ~ 2.2로의 AGN 비율은 2.5에서 15배로 증가하였으며, 이는 LAE 집단 내 급속한 진화를 시사한다.
• 높은 AGN 비율은 이전 z ~ 2–3 LAE 샘플에서 깊은 적외선 데이터 부족으로 은폐된 AGN가 탐지되지 않았다는 데 일치한다.
• 30–110 μm(고정 기준) 적외선 방출은 AGN 또는 별폭발로 가열된 먼지에 기인한 것으로 보이며, 따뜻한 먼지 성분을 나타낸다.
• R-Ks 색상과 24 μm/R-대역 광도 비율은 많은 소스가 중간에서 높은 수준의 은폐된 AGN를 포함하고 있음을 나타내며, 은폐된 AGN 시나리오를 지지한다.