[논문 리뷰] The Cosmic Infrared Background seen by ALMA

Stefano Carniani, R. Maiolino외 21명|arXiv (Cornell University)|2015. 02. 02.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 1.1 및 1.3 mm에서의 깊은 ALMA 연속 스펙트럼 맵을 사용하여 30 μJy까지의 희미한 마이크로파 수치를 측정하며, S/N = 3.5까지 50개의 소스를 검출한다. 이는 반산적 분석적 은하 형성 모델과 뛰어난 일치를 보이며, 우주의 적외선 배경(CIB) 기원에 대한 현재의 가정을 지지한다.

ABSTRACT

The origin of the Cosmic Infrared Background (CIB) is still poorly understood, and represents a challenge from both the theoretical and observational points of view. We analysed 18 ALMA continuum maps in band 6 and 7, with rms down to 7.8 $\mu$Jy, to estimate differential number counts down to 60 $\mu$Jy and 100 $\mu$Jy at $\lambda =$1.3 mm and $\lambda =$1.1 mm, respectively. Furthermore, the no-detection of faint sources in the deepest ALMA field enables us to set tight upper limits on the number counts down to 30 $\mu$Jy. We improved the source extraction method to detect sources down to S/N = 3.5. We detected 50 faint sources ($ 40 ~M_{\odot}/yr$. The differential number counts are in nice agreement with recent semi-analytical models of galaxy formation down to our faint fluxes, therefore supporting the galaxy evolutionary scenarios and assumptions made in these models.

연구 동기 및 목표

• 우주의 적외선 배경(CIB) 기원을 밝히기 위해 희미한 마이크로파 소스 수치를 측정한다.
• 깊은 ALMA 맵에서 S/N = 3.5까지 소스를 탐지할 수 있도록 소스 추출 기법을 향상시킨다.
• 가장 깊은 천체군에서의 비검출을 이용해 30 μJy 이하의 유효한 수치에 대한 엄격한 상한선을 설정한다.
• 관측된 수치가 반산적 분석적 은하 형성 모델과 일치하는지 테스트한다.

제안 방법

• 감도를 높이기 위해 루이즈가 7.8 μJy에 이르는 18개의 ALMA 연속 스펙트럼 맵(밴드 6 및 7)을 분석한다.
• S/N ≥ 3.5에서 소스를 탐지할 수 있는 개선된 소스 추출 방법을 구현하여 더 희미한 밝기 수준을 탐색한다.
• 가장 깊은 천체군에서의 소스 비검출을 이용해 30 μJy까지의 수치에 대한 상한선을 유도한다.
• 희미한 마이크로파 소스 함수의 낮은 밝기 영역을 탐색하기 위해 1.3 mm(60 μJy) 및 1.1 mm(100 μJy)에서 미분 수치를 측정한다.
• 관측된 수치를 최근의 반산적 분석적 은하 형성 모델 예측과 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1.3 mm에서 60 μJy까지, 1.1 mm에서 100 μJy까지의 마이크로파 소스의 미분 수치는 무엇인가?
• RQ2 가장 깊은 ALMA 천체군에서의 비검출을 바탕으로 30 μJy 이하의 소스 수치에 대해 어떤 상한선을 설정할 수 있는가?
• RQ3 관측된 수치는 반산적 분석적 은하 형성 모델의 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 S/N ≥ 3.5에서 검출된 소스들은 우주의 적외선 배경(CIB)에 얼마나 기여하는가?
• RQ5 관측과 모델 간의 일치는 은하 진화 시나리오의 물리적 가정에 대해 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• S/N ≥ 3.5에서 50개의 희미한 마이크로파 소스가 검출되었으며, 중앙 적색편이 z ≈ 2.5, 중앙 항성 형성률은 40 M☉/yr이다.
• 1.3 mm 및 1.1 mm에서의 미분 수치는 최근의 반산적 분석적 은하 형성 모델과 뛰어난 일치를 보인다.
• 가장 깊은 ALMA 천체군에서의 비검출을 이용해 30 μJy까지의 수치에 대한 엄격한 상한선을 확립하였다.
• 관측된 소스 수치는 먼지가 많은 항성 형성 은하의 진화에 대해 반산적 분석적 모델에서 현재의 가정을 지지한다.
• 관측과 모델 간의 일치는 현재의 CIB 기원 이론, 즉 진화한 은하를 통한 기원에 대한 이해에 대한 신뢰를 강화한다.