[논문 리뷰] Host galaxies of z ~ 4.7 QSOs

J. B. Hutchings|ArXiv.org|2002. 12. 20.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 15인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 제미니-남 천체망원경를 사용하여 깊은 적외선 광역 및 협역 영상 촬영을 통해 z ~ 4.7에 위치한 다섯 개의 활성은하계에서 주변 은하와 [O II] 발광선 기체를 해상도를 높여 분석한다. 연구 결과 주변 은하들은 밝고 비정형이며 K-z 관계와 일치하는 것으로 나타났고, [O II] 발광은 주변 은하 내의 밀도 높은 별 형성 영역을 따라 퍼져 있음을 보여주어 고적색 이동 시기의 활동적인 은하 형성 과정을 시사한다.

ABSTRACT

2 micron broad- and narrow-band imaging with the Gemini-N telescope of five z~4.7 QSOs, has resolved both the host galaxies and [O II] emission-line gas. The resolved fluxes of the host galaxies fall within the extrapolated spread of the K-z relationship for radio galaxies at lower redshifts, and their resolved morphology is irregular. The [O II] images indicate knots coincident with many continuum features and also some bright jet-like features near the nucleus. The line emission total fluxes indicate overall equivalent widths of 5 to 10 A at rest wavelengths. Two of the QSOs are in a local environment of faint galaxies of similar magnitude to the hosts, and three have nearby galaxies with excess narrow-band flux, which would be [O II] if they are at the QSO redshift.

연구 동기 및 목표

• 빛나는 핵부분에서 기인하는 강한 발광으로 인해 해상도를 높이기 어려운 z ~ 4.7 고적색 이동 시기 활성은하계의 주변 은하를 탐지하고 특성화하기 위해
• 광역 및 협역 영상 촬영을 통해 항성 빛과 이온화 기체 발광을 분리하여 이러한 주변 은하의 형태와 빛의 세기를 조사하기 위해
• 주변 은하가 낮은 적색 이동 시기의 전파 은하계에서 관측된 K-z 관계를 따르는지 확인하고, 그 진화 상태를 평가하기 위해
• [O II] 발광선 기체를 식별하고 분석하여 별 형성의 흔적을 추적하고, 주변 은하 빛과의 공간적 상관관계를 평가하기 위해
• QSO의 국소 환경에서 흐린 보조 은하와 잠재적인 [O II] 발광을 조사하여 은하 군집화 또는 상호작용에 의한 연료 공급 여부를 확인하기 위해

제안 방법

• 레드시프트된 [O II] 발광선이 약 2 µm에 위치하도록 설정하여 제미니-남 천체망원경를 사용해 깊은 적외선 광역 및 협역 영상 촬영을 수행하였다.
• 디스터빙된 노출과 표준 영상 처리 기법을 사용하여 신호 대 잡음비를 향상시키고 배경 잡음을 감소시켰다.
• 장면 내 고립된 밝은 항성들을 사용해 PSF 차감을 수행하여 해상도가 떨어지는 핵부분 성분을 분리하고, 해상도가 높은 주변 은하의 빛을 추출하였다.
• IRAF의 ellipse 작업을 사용해 각도 평균 빛의 세기 프로파일을 생성하여 QSO, PSF 항성, 인근 은하를 비교함으로써 해상도가 높은 주변 은하 빛이 본질적인 것임을 확인하였다.
• 협역(ND) 및 광역(BB) 영상 간의 빛의 세기 비율을 측정하여 [O II] 선 발광을 추정하고, 휴지기 등가 폭을 계산하였다.
• QSO 영역 내 흐린 은하의 수를 분석하여 국소 환경의 밀도를 평가하고, QSO 적색 이동에서 [O II] 발광을 보이는 잠재적 보조 은하를 식별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z ~ 4.7 QSO의 주변 은하는 질량이 크고 밝은 은하와 일치하는 확산된 항성 빛을 보이며 해상도가 높은가?
• RQ2 이 주변 은하의 형태는 비정형이며, 아직 진행 중인 은하 조립 또는 융합 활동을 시사하는가?
• RQ3 [O II] 발광선 기체는 주변 은하 빛과 동일한 공간 분포를 보이는가, 아니면 밀도 높은 별 형성 영역에 국한되어 있는가?
• RQ4 주변 은하의 빛의 세기는 낮은 적색 이동 시기 전파 은하계에서 관측된 K-z 관계와 일치하는가?
• RQ5 QSO는 흐린 [O II] 발광 은하들이 존재하는 과밀 지역에 위치해 있으며, 은하 군집화 또는 상호작용에 의한 연료 공급이 이루어지고 있는가?

주요 결과

• 다섯 개의 z ~ 4.7 QSO의 주변 은하는 해상도가 높고 밝으며, 고적색 이동 시기 전파 은하계의 K-z 관계에 대한 외삽 범위 내에 빛의 세기가 포함되어 있다.
• 주변 은하의 형태는 비정형이며, 아직 초기 단계의 은하 조립 또는 융합 활동을 시사한다.
• [O II] 발광선 기체는 모든 다섯 개의 QSO에서 해상도가 높게 관측되었으며, 형태는 연속기능과 일치하는 밀도 높은 고리 모양의 구조를 보이며 국소적 별 형성을 시사한다.
• 전체 [O II] 선 빛의 세기는 휴지기 등가 폭 5에서 10 Å로 평가되었으며, 이는 별 형성 은하의 특성과 일치하며 활성 핵 또는 협역 영역 발광과도 일치한다.
• 다섯 개의 QSO 중 세 개는 주변에 빛의 세기가 과잉인 흐린 은하를 보이며, QSO 적색 이동에서 [O II] 발광과 일치하는 것으로 나타나 은하 군집화 또는 상호작용 가능성을 시사한다.
• 두 개의 QSO는 다수의 흐린 은하가 주변에 존재하는 특히 혼잡한 지역에 위치해 있으며, 주변 은하와 유사한 밝기의 은하들이 관측되어 밀도 높은 국소 환경임을 시사한다.