[论文解读] Compact Lyman-alpha Emitting Candidates at z~2.4 in Deep Medium-band HST WFPC2 Images

S. M. Pascarelle, Rogier A. Windhorst+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 1998

Radio Astronomy Observations and Technology被引用 32

一句话总结

本研究在三个随机、高银纬场的哈勃空间望远镜WFPC2中等带（F410M）深度图像中，识别出18个红移z≈2.4的紧凑莱曼-α发射体候选体，证实此类亚星系团块在早期宇宙中广泛存在，且很可能是现今星系的常见构建模块。研究结果支持分层星系形成模型，场与场之间的显著差异表明在z≈2.4存在大尺度结构。

ABSTRACT

Medium-band imaging with HST/WFPC2 in the F410M filter has previously revealed a population of compact Lyman-alpha emission objects around the radio galaxy 53W002 at z~2.4. We report detections of similar objects at z~2.4 in random, high-latitude HST parallel observations of three additional fields, lending support to the idea that they constitute a widespread population at these redshifts. The three new fields contain 18 Lyman-alpha candidates, in contrast to the 17 detected in the deeper exposure of the single WFPC2 field around 53W002. We find substantial differences in the number of candidates from field to field, suggesting that significant large-scale structure is already present in the galaxy distribution at this cosmic epoch. The likely existence of z~2.4 sub-galactic clumps in several random fields shows that these objects may have been common in the early universe and strengthens the argument that such objects may be responsible for the formation of a fraction of the luminous present-day galaxies through hierarchical merging.

研究动机与目标

• 检验z≈2.4处的紧凑莱曼-α发射亚星系团块是否为全天范围普遍存在的群体，还是仅局限于53W002射电星系场这一特定区域。
• 评估这些团块在高红移下是否表现出大尺度结构的聚集特征，与分层星系形成模型一致。
• 利用浅层中等带成像，约束高红移莱曼-α发射体的空间密度与光度函数。
• 评估哈勃空间望远镜WFPC2中等带滤光片在探测高红移发射线天体方面的局限性。
• 为未来在新一代望远镜上使用更优滤光片覆盖的深度巡天提供基础。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜/WFPC2在F410M滤光片（中心波长对应z≈2.4处的莱曼-α）对三个随机、高银纬的并行场进行深度中等带成像。
• 在F410M图像中对紧凑、扩展及点状源进行源提取与测光，以识别莱曼-α候选体。
• 比较各场中候选体数量，评估空间聚集性与大尺度结构。
• 基于53W002场中先前的成功率（约70%）估算光谱确认率。
• 与哈勃深空场（HDF）光度函数进行交叉比较，评估数据的完整性和一致性。
• 根据现有巡天结果，对高红移星系中缺失的莱曼-α发射（最多约0.3 dex）进行校正。

实验结果

研究问题

• RQ1 z≈2.4处的紧凑莱曼-α发射亚星系团块是全天范围普遍存在的群体，还是局限于如53W002场等特定区域？
• RQ2 这些候选体的空间分布是否显示出在z≈2.4处存在聚集或大尺度结构的证据？
• RQ3 这些候选体的观测数量与光度函数与哈勃深空场及其他巡天结果相比如何？
• RQ4 高红移星系中缺失莱曼-α发射的程度在多大程度上由消光或共振散射引起？
• RQ5 HST/WFPC2中等带滤光片在探测高红移发射线天体方面存在哪些局限性？

主要发现

• 在三个随机哈勃空间望远镜并行场中，共检测到18个红移z≈2.4的紧凑莱曼-α发射体候选体，表明该群体不仅存在于53W002场，而是广泛分布于宇宙中。
• 候选体数量在不同场之间存在显著差异（共18个），表明在z≈2.4处可能存在大尺度结构或团块聚集。
• 候选体观测到的光度函数与哈勃深空场数据（SLY97）一致（当M_F450W_AB ≲ -19.5时），经对缺失莱曼-α发射的校正后，二者更加吻合。
• 在假设53W002场70%光谱确认率的前提下，约13个候选体预计可被光谱确认。
• 研究结果支持这些亚星系团块在早期宇宙中普遍存在，并可能对z≈2–3时的星系暗端数量贡献了约50%。
• 本研究突显了HST/WFPC2中窄带中等带滤光片组（仅F410M与F467M）在高效探测高红移发射线天体方面的局限性，以及先进相机缺乏合适滤光片的问题。