[논문 리뷰] Three high-redshift millimeter sources and their radio and near-infrared identifications

F. Bertoldi, C. L. Carilli외 12명|arXiv (Cornell University)|2000. 06. 07.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 IRAM 30m 천체망원경과 PdBI 간섭계를 이용한 밀리미터파 탐측을 통해 세 개의 고적도(submillimeter) 천체를 식별하였으며, 이들이 라디오 및 가까운 적외선 대응체와 연관되어 있음을 확인하였다. 라디오 대 밀리미터파 복사비는 모든 천체의 적도가 >2임을 시사하며, 22개의 희미한 밀리미터파 천체에 대한 누적 분석 결과 대부분이 z > 2에 위치해 있을 가능성이 높으며, 이는 고적도 성간 은하의 주요 인구임을 지지한다.

ABSTRACT

We present millimeter wavelength detections of three faint sources that are most likely high-redshift starburst galaxies. For one of the sources, which was previously discovered with SCUBA at 850 mu m, we present a detection with the IRAM interferometer at 240 GHz (1.25 mm) that shows the object unresolved at an angular resolution of 2.''5, and coincident within 1'' with a radio source and a galaxy detected in the near-infrared. The two other sources were discovered in a deep 250 GHz (1.2 mm) survey with the Max-Planck Millimeter Bolometer (MAMBO) array at the IRAM 30m telescope. Both have fluxes of ~4 mJy and radio counterparts with a 1.4 GHz flux density of ~75 muJy. Their radio-to-mm flux ratios suggest redshifts larger than 2. Both sources are faint in the optical and near-infrared, one showing a 20.5 mag K-band counterpart. From our data and that available in the literature, we estimate the redshift distribution of twenty-two faint mm and sub-mm sources and conclude that the majority of them are likely to be at z>2.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 밀리미터파 간섭계를 이용한 정밀한 천체 위치 측정을 통해 희미한 밀리미터파 천체의 식별 정확도를 향상시키기 위해.
• SCUBA와 같은 밀리미터파 조사에서 큰 beam 크기로 인해 발생하는 광학 및 가까운 적외선 식별의 혼동을 해결하기 위해.
• 라디오 대 밀리미터파 스펙트럼 기울기를 사용하고 이론 모델을 적용하여 희미한 밀리미터파 천체의 적도 분포를 규명하기 위해.
• 고적도에서-dust-은폐된 성간 형성의 천체론적 의미를 평가하기 위해 고적도 성간 은하의 식별 및 특성 분석을 수행하기 위해.

제안 방법

• IRAM 30m 천체망원경에 장착된 MAMBO 볼로메터 어레이를 사용하여 깊은 250 GHz (1.2 mm) 조사를 수행하여 희미한 밀리미터파 천체를 탐지하였다.
• IRAM 플라토 드 부르 간섭계를 이용해 고해상도 240 GHz (1.25 mm) 간섭계 관측을 수행하여 아크초 이내의 정밀한 천체 위치를 확보하였다.
• VLA 1.4 GHz 조사 자료에서 확보한 라디오 대응체와 밀리미터파 천체를 교차 식별하여 라디오 대 밀리미터파 스펙트럼 기울기를 유도하였다.
• CY 및 DCE 모델을 사용하여 라디오 대 밀리미터파 복사비에서 유도된 스펙트럼 기울기를 바탕으로 적도를 추정하였으며, 라디오-밀리미터파 상관관계가 적도에 영향을 주지 않는다는 가정을 하였다.
• 이 연구의 자료를 문헌 자료(예: HDF850.1, Smail et al. 2000, Barger et al. 1999b, Ivison et al. 2000)와 융합하여 22개 천체의 누적 적도 분포를 수립하였다.
• 관측된 적도 분포를 이론적 기대치와 비교하기 위해 통계 모델(Press-Schechter 형식)을 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 희미한 밀리미터파 천체의 적도 분포는 어떻게 되며, 그 중 얼마나 많은 비율이 z > 2에 위치해 있는가?
• RQ2 간섭계를 통한 정밀한 밀리미터파 천체 위치 측정이 광학 및 가까운 적외선 식별의 모호함을 해결할 수 있는가?
• RQ3 고적도 성간 은하에 대해 라디오 대 밀리미터파 스펙트럼 기울기가 적도 지표로써 얼마나 신뢰할 수 있는가?
• RQ4 밀리미터파 천체의 관측된 스펙트럼 기울기가 고적도 성간 은하의 이론 모델과 일치하는가?
• RQ5 우주적 성간 형성률에 기여하는 고적도 성간 은하의 다수 인구가 존재하는 증거가 있는가?

주요 결과

• 이전에 SCUBA로 850 μm에서 탐지된 세 천체 중 한 개는 PdBI를 이용해 2.5 아크초 해상도에서 해상도가 높은 1.25 mm에서 비틀림 없이 확인되었으며, 라디오 천체 및 가까운 적외선 은하와 정합된 것으로 밝혀졌다.
• 추가로 두 개의 천체가 MAMBO를 통해 250 GHz에서 탐지되었으며, 각각의 복사 밀도는 약 4 mJy였고, 1.4 GHz 라디오 대응체의 복사 밀도는 약 75 μJy였으며, 이는 라디오 대 밀리미터파 스펙트럼 기울기가 0.77임을 의미한다.
• 스펙트럼 기울기 0.77는 가장 가능성 있는 적도가 2.5이며(84% 신뢰구간에서 z > 2), CY 모델의 중앙값 적도 2.8과 DCE 모델의 중앙값 적도 2.2와 일치한다.
• 22개의 희미한 밀리미터파 천체에 대한 누적 적도 분포는 z > 2에서 급격한 상승을 보이며, 대부분의 천체가 z > 2에 위치해 있을 가능성이 높고, 저적도 꼬리가 뚜렷하지 않다.
• 관측된 적도 분포는 휘어진 구조물에 대해 Press-Schechter 형식과 일치하지만, 이는 우연일 수 있다.
• 결과적으로, 대부분의 희미한 밀리미터파 천체가 고적도 성간 은하임을 확인하였으며, 이들의 성간 형성률은 일반적인 고적도 은하의 10~100배 높다.