[논문 리뷰] The ESO-Spitzer Imaging extragalactic Survey (ESIS) I: WFI B,V,R deep observations of ELAIS-S1 and comparison to Spitzer and GALEX data

S. Berta, Stefano Rubele외 16명|ArXiv.org|2006. 02. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 64인용 수 32

한 줄 요약

이 논문은 유럽남부청사우성우주망원경-스피처 이미징 조사(ESIS)를 통해 ELAIS-S1 영역의 깊은 B, V, R 대역 이미징 결과를 제시하며, B, V ≈ 25 및 R ≈ 24.5에서 95%의 완전성을 확보하고 아크초당 1초 미만의 정밀한 천체 위치 측정 정확도를 확보한다. 이 연구는 광학-스피처 색색도도가 은하 유형을 효과적으로 구분할 수 있음을 보여주며, GALEX 및 스피처 데이터와의 다중파장 대응 분석을 통해 자외선–24 μm 동시 탐지된 천체는 일반적으로 저~중간 적색편이에서 별 형성 활동을 보이는 은하임을 밝혀낸다.

ABSTRACT

The ESO-Spitzer extragalactic Imaging Survey (ESIS) is the optical follow up of the Spitzer Wide-Area InfraRed Extragalactic (SWIRE) survey in the ELAIS-S1 area. This paper presents B, V, R Wide Field Imager observations of the first 1.5 square degree of the ESIS survey. Data reduction is described including astrometric calibration, illumination and color corrections, completeness and photometric accuracy estimates. Number counts and color distributions are compared to literature observational and theoretical data, including non-evolutionary, PLE, evolutionary and semi-analytic Lambda-CDM galaxy models, as well as Milky Way stellar predictions. ESIS data are in good agreement with previous works and are best reproduced by evolutionary and hierarchical Lambda-CDM scenarios. The ELAIS-S1 area benefits from extensive follow-up from X-ray to radio frequencies: some potential uses of the multi-wavelength observations are illustrated. Optical-Spitzer color-color plots promise to be very powerful tools to disentangle different classes of sources (e.g. AGNs, starbursts, quiescent galaxies). Ultraviolet GALEX data are matched to optical and Spitzer samples, leading to a discussion of galaxy properties in the UV-to-24 microns color space. The spectral energy distribution of a few objects, from the X-rays to the far-IR are presented as examples of the multi-wavelength study of galaxy emission components in different spectral domains.

연구 동기 및 목표

• 스피처 적외선 천체를 SWIRE 조사에서 탐지한 데 이어, 스피처 적외선 천체에 대한 광학적 식별 및 광학적 적색편이 추정을 가능하게 하기 위해 ELAIS-S1 영역의 깊은 광학 이미징을 제공하는 것.
• 스피처 및 GALEX 관측 자료와의 융합을 통해 은하 수 계수 및 색 분포의 정확도를 향상시키는 것.
• WFI 기구의 광학적 정밀도, 완전성 및 천체 위치 보정 성능을 평가하는 것.
• 광학-적외선 색색도도를 구성하여 활성은하핵(AGN), 별폭발 은하, 휴면 은하를 구분하는 다중파장 천체 분류를 가능하게 하는 것.
• 관측된 수 계수 및 색 분포를 ΛCDM 및 진화 시나리오를 포함한 이론 모델과 비교하여 은하 집단의 간 kosmische 진화를 조사하는 것.

제안 방법

• 칠레 라 실리아 관측소에 위치한 ESO 2.2 m 천체망원경의 넓은 시야 이미저(WFI)를 사용하여 깊은 B, V, R 대역 관측을 수행하였다.
• GSC 2.2 목록에 기반한 천체 위치 보정, 조명 불균형 보정, 색항목 적용을 포함한 데이터 처리를 수행하였다.
• 광학적 완전성 및 밝기 함수 불확실성의 정도를 밝기 함수에 따라 추정하기 위해 과학적 이미지 및 슈퍼 스카이 플랫 이미지에 인위적 천체를 시뮬레이션하였다.
• ESIS의 수 계수 및 색 분포를 문헌 자료 및 이론 모델(비진화 모델, PLE 모델, ΛCDM 기반 반분석 모델 포함)과 비교하였다.
• ESIS 천체와 GALEX 자외선 데이터, 스피처 24 μm 천체 간의 대응을 통해 자외선에서 중간 적외선에 이르는 색색도도를 구성하였다.
• X선에서 적외선까지의 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 분석하여 여러 파장대에서의 물리적 구성 요소를 특성화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ELAIS-S1 영역의 광학적 수 계수 및 색 분포는 은하 진화의 이론 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 광학-스피처 색색도도는 별폭발 은하, AGN, 휴면 은하와 같은 은하 유형을 얼마나 신뢰성 있게 분류하는가?
• RQ3 ESIS 영역 내 GALEX 자외선 천체 중 얼마나 많은 비율이 광학 및 중간 적외선에서 대응 천체로 확인되며, 이는 그들의 별 형성 활동에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ4 WFI 데이터의 광학적 정밀도 및 완전성은 시뮬레이션 및 이전 조사 결과와 비교하여 예상치에 비해 어떻게 되는가?
• RQ5 ESIS 샘플 내 개별 천체의 다중파장 SED 분석을 통해 은하 진화 및 우주적 별 형성 역사에 대해 어떤 통찰을 얻을 수 있는가?

주요 결과

• ESIS 데이터의 천체 위치 보정 정확도는 GSC 2.2 목록 기준으로 0.15 arcsec r.m.s. 이내이다.
• 광학적 밝기 함수 불확실성은 각각 VEGE 기준으로 밝기 20, 23, 24에서 약 2%, 10%, 20% 수준이다.
• 이 조사의 완전성은 광학 대역에서 B ≈ 25, V ≈ 25, R ≈ 24.5에서 95%에 이른다.
• 은하 수 계수는 진화 및 계층적 ΛCDM 모델과 일치하며, 현재 시점보다 z > 1에서 더 높은 별 형성 활동이 있음을 시사한다.
• 광학-스피처 색색도도는 천체 집단을 효과적으로 분리하며, 자외선–24 μm 동시 탐지 천체는 주로 저~중간 적색편이에서 별 형성 활동을 보이는 은하이다.
• ESIS 영역 내 GALEX 자외선 천체 중 약 80%는 광학 영역에서 탐지되었지만, 24 μm 대응 천체는 소수에 불과하여 대부분의 자외선 방출 은하는 차폐되지 않았거나, 약한-dust 방출을 보이는 것으로 나타났다.