[论文解读] Census of the Local Universe (CLU) I: Characterization of Galaxy Catalogs from Preliminary Fields

D. Cook, M. M. Kasliwal+12 more|arXiv (Cornell University)|Oct 13, 2017

Astronomy and Astrophysical Research被引用 5

一句话总结

本论文介绍了本地宇宙普查（CLU），这是一项大规模的H$α$巡天，覆盖约3π的天球区域，共3626个指向，使用帕洛玛48英寸望远镜，H$α$流量极限为$10^{-14}$ erg/s/cm$^2$时达到90%的完整性。该巡天在200 Mpc距离内对恒星形成实现85%的完整性，对恒星质量实现70%的完整性，当使用5σ颜色过剩时，高红移星系的污染低于8%，从而能够发现稀有的极端星系，如蓝莓星系和绿豌豆星系。

ABSTRACT

We present a Census of the Local Universe (CLU) -- a combination of the largest area H$\alpha$ survey for nearby emission-line galaxies to date as well as a compilation of all publicly available galaxy catalogs out to a distance of 200 Mpc. With the Palomar 48-inch telescope, our H$\alpha$ survey images $\approx$3$\pi$ of the sky (3626 pointings) in 4 narrowband filters to an H$\alpha$ flux limit of $10^{-14}$ erg/s/cm$^2$ at 90% completeness. To characterize the completeness and contamination of the H$\alpha$ survey, we undertook a study of 14 preliminary fields (0.3% of total pointings) where we have obtained spectroscopic follow-up of all galaxy candidates with no previous distance information and a narrow-band color excess greater than 2.5$\sigma$. Comparison of the resulting CLU-H$\alpha$ galaxy catalog to a statistically complete sample of star-forming galaxies in a 11 Mpc volume (the LVL sample), we find that the H$\alpha$ survey would be complete to 85% in star-formation (using H$\alpha$ flux corrected for extinction as a proxy) and 70% in stellar mass at 200 Mpc. The contamination from high-redshift galaxies is lower than 8% (40%) for a 5$\sigma$ (2.5$\sigma$) color excess. Even with just 290 emission-line galaxies in the 14 preliminary fields, we find several interesting objects: 7 newly discovered blue compact dwarfs (aka, blueberries), 1 new green pea, 1 new QSO, and a known planetary nebula. The extreme galaxies (green pea and blueberries) have high star formation rates, low stellar masses, and low metallicities and could be local analogs to higher redshift primordial galaxies. The existence of these objects in our preliminary H$\alpha$ sample exemplifies that the full CLU-H$\alpha$ survey can be used as a discovery machine for a wide variety of objects in our own Galaxy and extreme galaxies out to intermediate redshifts.

研究动机与目标

• 通过大范围H$α$巡天，创建本地宇宙中发射线星系的全面普查。
• 利用初步区域的光谱后续观测，表征H$α$巡天的完整性与污染水平。
• 识别并编目稀有、极端星系（如蓝致密矮星系和绿豌豆星系），作为高红移原初星系的本地类比。
• 汇编一个统计上完整的恒星形成星系样本，以与H$α$巡天结果进行比较。

提出的方法

• 使用帕洛玛48英寸望远镜，在覆盖约3π天球区域的3626个指向上进行深度H$α$窄带巡天。
• 应用四个中心在H$α$的窄带滤光片，实现$10^{-14}$ erg/s/cm$^2$的流量极限，完整性达90%。
• 在14个初步区域中，对所有无先前距离数据且颜色过剩>2.5σ的H$α$候选体进行光谱后续观测。
• 将CLU-H$α$星表与LVL样本（一个统计上完整的11 Mpc体积内恒星形成星系样本）进行比较，以评估完整性与污染水平。
• 使用消光校正后的H$α$流量作为恒星形成率和恒星质量的代理，以评估巡天性能。
• 基于其极端发射线特征和形态学特性，识别出稀有天体，如蓝莓星系、绿豌豆星系和类星体。

实验结果

研究问题

• RQ1 在200 Mpc的距离范围内，CLU-H$α$巡天在检测恒星形成星系方面的完整性如何随距离变化？
• RQ2 H$α$选中的样本中，高红移星系的污染水平是多少，其随颜色过剩阈值的变化如何？
• RQ3 H$α$巡天在识别稀有、极端星系（如蓝致密矮星系和绿豌豆星系）方面有多高效？
• RQ4 H$α$巡天在多大程度上恢复了本地体积内恒星质量和恒星形成率的真实分布？
• RQ5 CLU巡天能否作为发现高红移原初星系本地类比物的发现工具？

主要发现

• 当使用消光校正后的H$α$流量作为代理时，CLU-H$α$巡天在200 Mpc的距离内对恒星形成率的完整性达到85%。
• 在200 Mpc处，巡天对恒星质量的完整性达到70%，表明其对低质量、恒星形成星系具有强敏感性。
• 当使用5$σ$颜色过剩阈值时，高红移星系的污染低于8%；当使用2.5$σ$阈值时，污染低于40%。
• 仅在14个初步区域中，就探测到290个发射线星系，其中包括7个新发现的蓝致密矮星系（蓝莓星系）、1个新发现的绿豌豆星系和1个新发现的类星体。
• 蓝莓星系和绿豌豆星系等极端星系的存在，证实了该巡天能够探测到稀有、低金属量、高比恒星形成率的天体。
• 这些极端星系在样本中的存在，支持其作为高红移原初星系的本地类比，验证了CLU巡天作为稀有天体发现工具的有效性。