[논문 리뷰] The OTELO survey. I. Description, data reduction, and multi-wavelength catalogue

Á. Bongiovanni, Marina Ramón-Pérez외 22명|UCrea (University of Cantabria)|2020. 01. 30.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 108인용 수 13

한 줄 요약

OTELO 설문은 GTC/OSIRIS의 가변 필터를 사용하여 9175 Å에서 희미한 간성외 방출선 시스템을 탐지하기 위해 현재까지 가장 깊은 협대역 설문을 제공한다. 이 설문은 11,237개의 소스, 6,600개의 광학적 적색편이(σ_z < 0.2)를 포함하는 다파장 목록을 제공하며, 4,336개의 방출선 후보자와 483개의 흡수선 시스템을 식별하여 고적색편이 은하와 희귀 방출선 물체의 탐지 능력을 크게 향상시킨다.

ABSTRACT

The evolution of galaxies through cosmic time is studied observationally by means of extragalactic surveys. The OTELO survey aims to provide the deepest narrow-band survey to date in terms of minimum detectable flux and emission line equivalent width in order to detect the faintest extragalactic emission line systems. In this way, OTELO data will complements other broad-band, narrow-band, and spectroscopic surveys. The red tunable filter of the OSIRIS instrument on the 10.4 m Gran Telescopio Canarias (GTC) is used to scan a spectral window centred at $9175 Å$, which is free from strong sky emission lines, with a sampling interval of $6 Å$ and a bandwidth of $12 Å$ in the most deeply explored Extended Groth Strip region. Careful data reduction using improved techniques for sky ring subtraction, accurate astrometry, photometric calibration, and source extraction enables us to compile the OTELO catalogue. This catalogue is complemented with ancillary data ranging from deep X-ray to far-infrared, including high resolution HST images, which allow us to segregate the different types of targets, derive precise photometric redshifts, and obtain the morphological classification of the extragalactic objects detected. The OTELO multi-wavelength catalogue contains 11237 entries and is 50\% complete at AB magnitude 26.38. Of these sources, 6600 have photometric redshifts with an uncertainty $z_{phot}$ better than $0.2 (1+z_{phot})$. A total of 4336 of these sources correspond to preliminary emission line candidates, which are complemented by 81 candidate stars and 483 sources that qualify as absorption line systems. The OTELO survey products were released to the public on 2019.

연구 동기 및 목표

• 희미한 간성외 방출선 시스템을 탐지하기 위해 최소 탐지 가능 흐름과 방출선 등가폭에 있어 현재까지 가장 깊은 협대역 설문을 수행하기 위해.
• 기존의 광대역, 협대역 및 분광 설문을 보완하기 위해 넓은 적색편이 범위에서 고감도의 다파장 데이터를 제공하기 위해.
• HST, X선, 적외선 관측을 포함한 깊은 다파장 보조 데이터를 통해 정밀한 광학적 적색편이 추정과 형태 분류를 가능하게 하기 위해.
• 특히 고적색편이에서 우주 시간 동안 희귀 방출선 및 흡수선 시스템을 식별하고 특성화하기 위해.
• 미래의 은하 형성과 진화 연구를 지원하기 위해 공개된 가치 증대 데이터 제품을 제공하기 위해.

제안 방법

• 10.4m 그란 테레스코피오 카나리아스(GTC)의 OSIRIS 장치에 내장된 적색 가변 필터를 사용하여 9175 Å 중심의 스펙트럼 창을 6 Å 간격과 12 Å 대역폭으로 스캔하였다.
• 고정밀도 광학적 측정을 확보하기 위해 개선된 천체배경 고리 제거, 정확한 천체 위치 보정, 광학적 캘리브레이션, 소스 추출 기법을 포함한 고급 데이터 처리 기법을 구현하였다.
• OTELO 데이터를 Chandra의 X선, GALEX의 자외선, SDSS, CFHT, Subaru의 옵티컬, WIRCam의 적외선, Spitzer 및 VLA의 마이크로파장 설문의 다파장 보조 데이터셋과 융합하였다.
• 은하, QSO, 항성, 브라운 왜성의 SED-피팅 라이브러리를 사용하여 LePhare 코드를 적용하여 광학적 적색편이를 유도하였으며, 6,600개의 소스에서 σ_z / (1+z) < 0.2의 정확도를 달성하였다.
• 가짜 스펙트럼과 색색초과 기법을 사용하여 방출선 후보자를 식별하였으며, 후자는 스펙트럼 기반 방법을 보완하고 거짓 음성 수를 줄였다.
• HST 이미지의 형태 분석과 광학적 적색편이 분포를 활용하여 소스를 방출선 시스템, 항성, 흡수선 시스템으로 분류하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 OTELO 설문의 희미한 방출선 시스템 탐지 민감도는 흐름과 등가폭 측면에서 어느 정도인가?
• RQ2 OTELO 설문의 희미한 간성외 소스에 대해 광학적 적색편이는 얼마나 정확하게 유도될 수 있으며, 적색편이 불확도 분포는 어떠한가?
• RQ3 색색초과 기법과 가짜 스펙트럼 기법은 방출선 후보자 식별에서 얼마나 상호보완적인가?
• RQ4 검출된 소스 중 방출선 시스템의 비율은 얼마이며, 그들의 적색편이 분포와 주요 방출선은 무엇인가?
• RQ5 확장된 소스의 관측 수세기 수치가 문헌 예측과 어떻게 비교되는가? 우주 변동성과 오염을 고려하여 분석한다.

주요 결과

• OTELO 다파장 목록은 11,237개의 소스를 포함하며, AB 등급 26.38에서 50% 완전도를 보이며, 현재까지 가장 깊은 협대역 설문으로서의 기록을 세웠다.
• 11,237개의 소스 중 6,600개는 광학적 적색편이를 확보하였으며, 불확도 δz_phot < 0.2 (1 + z_phot)를 보이며 대부분의 샘플에 대해 신뢰할 수 있는 적색편이 추정이 가능하다.
• 총 4,336개의 소스가 방출선 시스템 후보로 식별되었으며, 이 중 1,812개는 z = 0.33에서 z = 3.9 사이의 고적색편이에서 Hα+[NII], [OIII], Hβ, [OII], MgII와 같은 주요 옵티컬 방출선에 의해 직접 기인한 것으로 확인되었다.
• 색색초과 기법은 3,226개의 방출선 후보자를 식별하였으며, 이 중 1,542개는 가짜 스펙트럼 분석으로도 확인되었으며, 이는 이 기법이 단독으로 스펙트럼 분석에서 놓친 후보자의 50% 이상을 회복할 수 있음을 보여준다.
• 설문은 F3에서 M7의 스펙트럼 유형을 가진 81개의 항성 후보자를 검출하였으며, 이는 은하계 인구 모델과 일치한다.
• 추가로 483개의 소스는 흡수선 시스템으로 분류되었으며, 이는 우주 시간 동안 다양한 천체 물리적 인구가 존재함을 시사한다.