[논문 리뷰] Source Counts from the 15 microns ISOCAM Deep Surveys

D. Elbaz, C. J. Césarsky외 11명|arXiv (Cornell University)|1999. 10. 22.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 15 μm에서 ISOCAM 관측을 통해 록먼홀, 마라노 필드, HDF-노스/서스, A2390 클러스터에서 깊은 중적외선 소스 카운트를 제시한다. 50 μJy에서 0.3 Jy의 복사원소를 다루며, 0.4–4 mJy 범위에서 α = -3.0의 급격한 미분 소스 카운트 기울기를 발견하였다. 이는 유클리드 기대치보다 크게 높은 것으로, 우주에 희미하고 높은 빛의 적외선 은하의 강한 진화 또는 높은 밀도를 시사한다.

ABSTRACT

We present the results of the five mid-IR 15 microns (12-18 microns LW3 band) ISOCAM Guaranteed Time Extragalactic Surveys performed in the regions of the Lockman Hole and Marano Field. The roughly 1000 sources detected, 600 of which have a flux above the 80 % completeness limit, guarantee a very high statistical significance for the integral and differential source counts from 0.1 mJy up to 5 mJy. By adding the ISOCAM surveys of the HDF-North and South (plus flanking fields) and the lensing cluster A2390 at low fluxes and IRAS at high fluxes, we cover four decades in flux from 50 microJy to 0.3 Jy. The slope of the differential counts is very steep (alpha =-3.0) in the flux range 0.4-4 mJy, hence much above the Euclidean expectation of alpha =-2.5. When compared with no-evolution models based on IRAS, our counts show a factor of 10 excess at 400 microJy, and a fast convergence, with alpha =-1.6 at lower fluxes.

연구 동기 및 목표

• 여러 개의 깊은 갈axy 외부 영역에서 15 마이크론에서 중적외선 소스의 수 밀도를 측정하기 위해.
• 50 μJy에서 0.3 Jy까지의 복사원소에서 네 개의 세대에 걸친 미분 및 통합 소스 카운트를 결정하기 위해.
• IRAS 데이터 기반의 무진화 모델 예측을 관측된 카운트와 비교하여 검증하기 위해.
• 고적색이동, 높은 빛의 적외선 은하가 갈axy 외배경 빛에 기여하는 정도를 평가하기 위해.
• 깊은 광학적 조사로 인한 서미밀리미터 및 중적외선 소스 집단의 진화를 조사하기 위해.

제안 방법

• ISO 위성의 ISOCAM 기구를 사용하여 15 마이크론(LW3 대역)에서 깊은 갈axy 외부 조사를 수행하기 위해.
• 다섯 개의 영역(록먼홀, 마라노 필드, HDF-노스, HDF-서스, 클러스터 A2390)의 데이터를 통합하여 동적 범위를 극대화하기 위해.
• 80% 완전성 한계 이상의 약 600개의 소스를 이용해 0.1 mJy까지의 소스 카운트를 높은 통계적 유의성으로 측정하기 위해.
• 고복사원소에서는 ISOCAM 데이터를 IRAS 데이터와 융합하고, 추가 조사로 저복사원소 영역을 확장하여 50 μJy에서 0.3 Jy까지를 커버하기 위해.
• 관측된 복사원소 분포에 대해 미분 소스 카운트 기울기 α를 피팅하고 이론 모델과 비교하기 위해.
• 포isson 통계 기반의 오차 추정치를 사용하여 복사원소 한계 표본을 이용해 통합 및 미분 카운트를 계산하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 광범위한 복사원소 동적 범위에서 15 마이크론에서의 미분 소스 카운트 기울기는 무엇인가?
• RQ2 관측된 소스 카운트는 IRAS 기반의 무진화 모델 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 고적색이동, 높은 빛의 적외선 은하가 중적외선 배경에 기여하는 정도는 무엇인가?
• RQ4 0.4–4 mJy 범위에서 소스 카운트 기울기의 급격함은 서미밀리미터 및 중적외선 소스 집단의 강한 진화를 시사하는가?
• RQ5 저복사원소 영역(400 μJy 이하)에서의 카운트는 어떻게 수렴하는가? 이는 소스 집단의 진화에 대해 어떤 의미를 갖는가?

주요 결과

• 0.4–4 mJy 범위에서의 미분 소스 카운트 기울기는 α = -3.0으로, 유클리드 기대치인 α = -2.5보다 훨씬 급격하다.
• 400 μJy에서 관측된 카운트는 IRAS 기반의 무진화 모델보다 10배 높게 나타나, 중적외선 소스 집단의 강한 진화를 시사한다.
• 400 μJy 이하의 복사원소에서는 기울기가 α = -1.6로 평탄해지며, 저복사원소에서의 카운트 수렴 속도가 빠르다는 것을 나타낸다.
• 복사원소 범위가 50 μJy에서 0.3 Jy까지 네 개의 세대에 걸쳐 있으며, 80% 완전성 이상의 약 600개의 소스로 인해 높은 통계적 유의성을 확보하였다.
• 중간 복사원소 범위에서의 급격한 기울기는 외배경 빛에 기여하는 밀도가 높은 먼지가 많은 고적색이동, 고광도 은하의 존재를 시사한다.
• ISOCAM, HDF, IRAS 데이터의 조합은 전체 중적외선 범위에서 신뢰할 수 있는 연속적인 소스 카운트 측정을 가능하게 한다.