[논문 리뷰] Search for clusters at high redshift - I. Candidate Lya emitters near 1138-262 at z=2.2

J. Kurk, H. J. A. Röttgering외 8명|arXiv (Cornell University)|2000. 05. 03.

Nuclear physics research studies인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 VLT를 사용하여 좁은 대역 및 넓은 대역 영상 촬영을 통해 적색편이 z = 2.156인 고적색편이 라디오은하계 PKS 1138–262 주변에서 Lyα 발광 천체를 탐색한다. 고리드-등가폭이 20 Å 이상인 후보 Lyα 발광 천체 50개를 검출하였다. 이들은 형성 중인 은하단 내의 성간 은하로 해석되지만, 뚜렷한 과잉 밀도나 공간적 집중 현상은 관측되지 않아, 선택 효과와 먼지 투과율로 인해 전체 은하단 인구의 일부에 불과할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Radio, optical and X-ray observations of the powerful radio galaxy PKS 1138-262 at z=2.156 have suggested that this galaxy is a massive galaxy in the center of a forming cluster. We have imaged 1138-262 and the surrounding 38 square arcminute field with the Very Large Telescope in a broad band and a narrow band encompassing the redshifted Lya emission. We detect 50 objects with rest equivalent width larger than 20 A and a luminous, highly extended Lya halo around 1138-262. If the radio galaxy is at the center of a forming cluster, these objects are candidate Lya emitting cluster galaxies.

연구 동기 및 목표

• 고적색편이 라디오은하계 PKS 1138–262가 형성 중인 거대 은하단의 중심인지 여부를, 주변에서 Lyα 발광 은하를 탐지함으로써 검증하는 것.
• 색상 기반 설문 조사의 한계를 극복하기 위해, 적색편이된 Lyα 파장에서의 좁은 대역 영상 촬영을 통해 z ≈ 2.2에서 발광선 은하를 탐지하는 것.
• 공백 영역 설문 조사 및 유사 적색편이에서 알려진 과잉 밀도와의 비교를 통해 은하단 과잉 밀도의 존재 여부를 평가하는 것.
• 고적색편이 은하단 환경에서 Lyα 설문 조사의 완전성과 선택 효과를 평가하는 것. 이는 속도 분산과 먼지 투과율을 포함한다.

제안 방법

• VLT의 FORS 기구를 사용하여 3814 Å 중심(FWHM 65 Å)의 좁은 대역 영상 촬영과 4290 Å 중심(880 Å FWHM)의 넓은 대역 B-대역 영상 촬영을 수행하였다.
• 8회 30분의 좁은 대역 노출와 6회 5분의 넓은 대역 노출를 통합하고, 신호 대 잡음비를 향상시키며 흐린 확산 천체를 탐지하기 위해 1′′ FWHM 가우시안으로 스무딩 처리하였다.
• 스펙트로포트로메트릭 기준 별 GD108을 사용하여 플럭스 보정을 수행하였으며, 좁은 대역 플럭스는 넓은 대역 플럭스에 대해 0.2 magnitude 이내로 보정하였다.
• 잔여 등가폭은 개별 천체 플럭스에서 중앙값 좁은 대역 플럭스 밀도(0.5 × 10⁻¹⁹ erg s⁻¹ cm⁻² Å⁻¹)를 빼서 배경 시스템적 오차를 보정함으로써 계산되었다.
• 잔여 등가폭이 20 Å 이상인 천체를 Lyα 발광 천체 후보로 선별하였으며, 38 arcmin² 영역 내 분포를 통해 공간적 군집성 여부를 평가하였다.
• 광도 함수와 별 형성률 밀도는 Madau 등 (1998)의 Lν(1500 Å)과 SFR 간의 관계를 사용하여 유도하였으며, 모든 발광 천체에 대해 z = 2.14를 가정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 PKS 1138–262 주변에서 Lyα 발광 은하의 뚜렷한 과잉 밀도가 존재하는가? 이는 은하단 중심으로서의 가능성과 일치하는가?
• RQ2 공백 영역과 다른 고적색편이 과잉 밀도에서 관측된 것과 비교해, Lyα 발광 은하의 수와 공간 분포는 어떻게 다른가?
• RQ3 선택 효과(먼지 투과율, 속도 분산, 필터 너비 등)가 고적색편이 은하단 환경에서 은하단 은하의 탐지에 얼마나 영향을 미치는가?
• RQ4 고적색편이 은하의 알려진 성질을 고려할 때, Lyα 설문 조사에서 놓치게 되는 전체 은하단 은하 인구의 비율은 어느 정도일까?

주요 결과

• PKS 1138–262 주변 z ≈ 2.2에서 38 제곱arcmin 영역 내에서 잔여 등가폭이 20 Å 이상인 Lyα 발광 천체 후보 50개를 검출하였다.
• 이 발광 천체의 공간 분포는 유사 적색편이에서의 공백 영역 설문 조사와 비교해 뚜렷한 집중 또는 과잉 밀도를 보이지 않았다.
• Lyα 발광 천체 밀도는 z = 2.6에서의 근접 QSO 설문 조사와 유사하지만, z = 3.1에서의 라이만 브레이크 은하 과잉 밀도보다 낮았다.
• 이 설문 조사는 z ≈ 3.4에서의 이전 공백 영역 설문 조사보다 더 낮은 별 형성률 1 h⁻² M⊙ yr⁻¹까지 감지 가능했다.
• 속도 분산과 필터 너비로 인해, 라디오은하계에서 860 km s⁻¹ 이상의 경사 속도를 가진 은하의 최대 15%가 놓칠 수 있다.
• 먼지 투과율과 약하거나 발광이 없는 Lyα를 가진 은하의 비율을 고려할 때, 검출된 발광 천체는 전체 은하단 은하 인구의 약 ~10%에 불과할 수 있다.