[논문 리뷰] GMASS ultradeep spectroscopy of galaxies at z~2 - VII. Sample selection and spectroscopy

J. Kurk, A. Cimatti외 13명|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|2012. 09. 07.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 106인용 수 63

한 줄 요약

이 논문은 VLT의 FORS2를 사용하여 z~2에서 질량이 큰 은하에 대한 GMASS 초고해상도 분광 조사 결과를 제시한다. 4.5 μm 검출가능한 174개의 대상물을 선별하여 높은 별질량을 확보하였다. 이 조사에서는 210개의 분광적 적색편이(145개는 z>1.4)를 확보하였고, BzK 선택 효율성이 82%이며 오염률은 11%에 불과하여 높은 정확도를 입증하였다. 또한, 질량이 큰 은하 형성의 핵심 시기인 1.5<z<3 시기에 휘어진 은하와 활성 은하의 연구를 위한 유산 데이터셋을 제공한다.

ABSTRACT

The populations of both quiescent and actively star-forming galaxies at 11.4, called Galaxy Mass Assembly ultra-deep Spectroscopic Survey (GMASS). To determine redshifts and physical properties, such as metallicity, dust content, dynamical masses, and star formation history, we performed ultra-deep spectroscopy with the red-sensitive optical spectrograph FORS2 at the VLT. Our sample consists of objects, within the CDFS/GOODS area, detected at 4.5 micron, to be sensitive to stellar mass rather than star formation intensity. The spectroscopic targets were selected with a photometric redshift constraint (z&gt;1.4) and magnitude constraints (B(AB)&lt;26, I(AB)&lt;26.5), which should ensure that these are faint, distant, and fairly massive galaxies. We present the sample selection, survey design, observations, data reduction, and spectroscopic redshifts. Up to 30 hours of spectroscopy of 174 spectroscopic targets and 70 additional objects enabled us to determine 210 redshifts, of which 145 are at z&gt;1.4. From the redshifts and photometry, we deduce that the BzK selection criteria are efficient (82%) and suffer low contamination (11%). Several papers based on the GMASS survey show its value for studies of galaxy formation and evolution. We publicly release the redshifts and reduced spectra. In combination with existing and on-going additional observations in CDFS/GOODS, this data set provides a legacy for future studies of distant galaxies.

연구 동기 및 목표

• 1<z<2 범위에서 질량이 크고, 휘어진 상태이며, 활성적인 은하의 분광 조사에서의 부족함을 보완한다.
• 심도 있는 분광 측정을 통해 고적색편이 은하의 물리적 성질과 진화 상태를 조사한다.
• photometry의 한계를 극복하기 위해 z>1.4 은하의 적색편이와 세밀한 스펙트럼 진단 정보를 확보한다.
• 향후 z~2에서 은하 형성 연구를 위한 유산 자료로 활용 가능한 공개적이고 고품질의 분광 데이터셋을 제공한다.

제안 방법

• 고질량을 확보하기 위해 4.5 μm 광도 측정(m<23.0)을 사용하여 CDFS/GOODS 영역에서 대상물을 선별하였다.
• 적색편이 추정치(zphot>1.4)와 magnitude 한계(BAB<26, IAB<26.5)를 적용하여 어두운, 먼, 질량이 큰 은하를 선별하였다.
• VLT의 FORS2 기구를 사용하여 초고해상도 분광 측정을 수행하였으며, 마스크당 노출 시간은 11~32시간이었다.
• 단일 패assing 파장 보정 및 정규화를 수행하였고, 붉은 마스크에서 배경 보정을 향상시키기 위해 dithered 관측을 활용하였다.
• 특징 식별(흡수/발광선)과 복합 은하 스펙트럼과의 상관 분석을 통해 적색편이를 결정하였다.
• 감소된 1D 및 2D 스펙트럼, 천체배경, 광학 및 분광 데이터를 포함한 포괄적인 GMASS 목록을 공개하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CDFS 영역에서 z>1.4인 질량이 큰 은하의 분광적 적색편이 분포는 어떻게 되며, 광도 추정치와 비교해보면 어떠한가?
• RQ2 이 샘플에 적용된 BzK 선택 기준은 z>1.4 은하를 식별하는 데 얼마나 효율적이고 오염 수준은 어떠한가?
• RQ3 고적색편이 질량이 큰 은하의 물리적 성질(중금속 농도,-dust 함량, 별 형성 역학, 천체역학적 질량)은 무엇인가?
• RQ4 이 은하들의 적색편이 및 광도 성질은 z~2에서 은하 질량 구축과 다운사이징 모델에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 GMASS 적색편이 측정치는 CDFS 영역에서 이전의 분광 측정치를 어느 정도 향상시키거나 확인하는가?

주요 결과

• 조사에서는 총 210개의 분광적 적색편이를 확보하였으며, 그 중 145개는 z>1.4에 위치해 있어 CDFS 영역 내 알려진 고적색편이 은하의 수를 크게 증가시켰다.
• CDFS 영역에서 z>1.5인 모든 알려진 분광적 적색편이의 80%가 GMASS 조사에서 유래하였으며, 이는 이 적색편이 범위에서의 주도적 위치를 입증한다.
• 이 샘플에 적용된 BzK 선택 기준은 82%의 효율성과 오직 11%의 오염률을 보이며, z>1.4 은하를 선별하는 데의 유용성을 확인한다.
• 적색편이 분포는 두드러진 피크를 보이며 심한 비균일성을 나타내며, 특히 z=1.6에서 주요 과밀도가 관측되어 대규모 구조 형성의 증거로 해석된다.
• 174개의 고적색편이 대상 중 135개(77.6%)에서 안정적인 적색편이를 확보하였고, 그 중 133개는 z>1.4에 위치하여 질량이 큰 은하 타겟팅에 높은 성공률을 보였다.
• 210개의 적색편이 및 감소된 스펙트럼(신규 135개, 이전 측정치보다 더 안정적인 44개 포함)의 공개는 고적색편이 은하 연구를 위한 지속 가능한 유산을 제공한다.