[논문 리뷰] The CORALS Survey II: Clues to Galaxy Clustering Around QSOs from z_abs ~ z_em Damped Lyman Alpha Systems

Sara L. Ellison, Lin Yan외 4명|ArXiv.org|2001. 12. 06.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 46

한 줄 요약

이 연구는 흡수 적색편이 ≈ 발광 적색편이인 근접 다함량 라이만-알파 계열(Proximate Damped Lyman-alpha systems, PDLAs)을 이용하여 고적색편이 근처의 은하 군집을 추적한다. CORALS 조사에서 선별한 라디오 선택 QSO를 분석한 결과, 간섭하는 DLA보다 약 4배 높은 PDLA 밀도를 관측하여, 라디오 빛이 강한 QSO는 과밀도, 군집 유사 환경에 존재함을 시사한다. 이는 라디오 빛이 강한 QSO가 고적색편이에서 풍부한 은하 군집 환경에 선호적으로 형성된다는 가설을 지지한다.

ABSTRACT

We present a list of z_abs ~ z_em (Delta v < 3000 km/s) DLAs discovered during the CORALS survey for absorbers in a radio-selected QSO sample. On the assumption that z_abs ~ z_em DLAs are neither ejecta from the QSO, nor part of the host galaxy itself, we use the number density statistics of these DLAs to investigate galaxy clustering near the QSO redshift. We find that n(z) of z_abs z_em DLAs in our radio-selected QSO sample is ~4 times larger than the number density of intervening DLAs, implying an excess of galaxies near the QSO. This result is further supported with the inclusion of the radio-loud QSOs in the FIRST survey, although the total number of DLAs is still small (4) and the result is currently only significant at approximately the 2 sigma level. Since all of the z_abs ~ z_em DLAs we identify in CORALS are found towards optically bright (B < 20) QSOs, there is no strong evidence (based on these limited statistics) that this population suffers from a severe dust bias. We compare our results with those from an optically-selected, radio-quiet QSO sample in order to determine whether there is evidence for an excess of galaxies around radio-loud versus radio-quiet QSOs. We find that the n(z) of z_abs ~ z_em DLAs towards radio-quiet QSOs is in agreement with the number density of intervening absorbers. This result, although currently limited by the small number statistics of our survey, supports the conclusion that radio-loud quasars are found preferentially in rich galaxy environments at high redshift. Finally, we report that one of the new z_abs ~ z_em DLAs discovered by CORALS has some residual flux in the base of the Lya trough which may be due to Lya emission, either from star formation in the DLA galaxy or from gas photoionised by the QSO.

연구 동기 및 목표

• 근접 다함량 라이만-알파 계열(PDLAs)이 고적색편이 QSO 주변의 은하 군집을 편향 없이 추적할 수 있는지 조사한다.
• 라디오 빛이 강한 QSO(RLQs)가 라디오 빛이 약한 QSO(RQQs)보다 더 높은 밀도의 은하 환경에 선호적으로 위치하는지 평가한다.
• PDLA를 보유한 QSO의 밝기를 분석하여 광학 조사에서의 먼지 흡수 편향을 검토한다.
• 한 PDLA의 라이만-알파 흡수 trough 기저부에 잔류하는 밝기의 성격을 탐색한다. 이는 항성 형성에서 기인한 라이만-알파 방출 또는 광이온화된 기체일 수 있다.

제안 방법

• CORALS 조사에서 흡수 적색편이와 발광 적색편이의 차이가 |z_abs - z_em| < 3000 km s⁻¹ 이내인 PDLAs를 식별한다. 이는 QSO에 근접함을 의미한다.
• 동일한 적색편이 범위 내에서 라디오 선택 QSO 향하는 PDLA의 적색편이 분포(n(z))를 간섭하는 DLA의 분포와 비교한다.
• FIRST 조사와의 교차 분석을 통해 추가적인 라디오 빛이 강한 QSO를 포함하고 결과의 일관성을 평가한다.
• PDLA를 보유한 QSO의 광학 등급(B < 20)을 사용하여 광학 조사에서의 먼지 흡수 편향 여부를 검증한다.
• 라이만-알파 흡수 흡수 trough 기저부의 잔류 밝기 분석을 통해 라이만-알파 방출의 징후를 탐색한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 라디오 선택 QSO 주변에서 간섭하는 DLA보다 통계적으로 유의미한 수준의 PDLA 과잉이 관측되는가?
• RQ2 고적색편이에서 라디오 빛이 강한 QSO는 라디오 빛이 약한 QSO보다 더 높은 은하 과밀도를 보이는가?
• RQ3 PDLA 탐지가 먼지 흡수로 인해 광학적으로 밝은 QSO에 대해 편향되지 않았는가?
• RQ4 PDLA의 라이만-알파 흡수 trough 기저부에 잔류 밝기가 항성 형성에서 기인한 라이만-알파 방출 또는 광이온화된 기체의 징후일 수 있는가?

주요 결과

• 라디오 선택 QSO 향하는 PDLA의 수 밀도는 간섭하는 DLA보다 약 4배 높으며, 이는 이러한 QSO 주변에 물질 과밀도가 있음을 시사한다.
• CORALS 샘플에서 라디오 빛이 약한 QSO 향하는 PDLA의 수 밀도는 간섭하는 DLA와 통계적으로 구별되지 않으며, 이는 그 환경에서의 유의미한 과밀도가 없음을 시사한다.
• CORALS 샘플의 모든 PDLA가 광학적으로 밝은 QSO(B < 20) 향해 발견되었으며, 이는 이러한 시스템 탐지에 대한 강한 먼지 흡수 편향이 존재하지 않음을 시사한다.
• B0405−331 향하는 한 PDLA에서 포화된 라이만-알파 흡수 trough 기저부에 잔류 밝기가 관측되었으며, 이는 항성 형성에서 기인한 라이만-알파 방출 또는 광이온화된 기체에서 기인할 수 있다.
• 라디오 선택 QSO에서 관측된 PDLA 과잉은 통계적으로 유의미한 수준(~2σ)이지만, 제한된 표본 수로 인해 고적색편이에서 라디오 빛이 강한 QSO가 풍부한 은하 군집 환경에 존재한다는 가설을 지지한다.
• 결과는 라디오 빛이 강한 QSO가 밀도가 높은 환경에서 선호적으로 형성되며, 블랙홀 질량-버블 질량 관계와 관련이 있을 수 있다는 시나리오와 일관된다.