[논문 리뷰] The Lyman alpha reference sample: IV. Morphology at low and high redshift

L. Guaita, Jens Melinder외 4명|arXiv (Cornell University)|2015. 01. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 81인용 수 27

한 줄 요약

이 연구는 저 redshift Lyman alpha emitters (LARS 은하)의 형태를 분석하여 Lyα 광자 탈출 메커니즘을 이해한다. 허블 우주망원경 이미징을 통해 Lyα 발광이 연속 스펙트럼 빛보다 더 작고 중심에 집중되어 있으며, 별 형성 영역 주변에 환형 구조를 형성하는 것으로 밝혀졌다; 그러나 단일 형태적 특성이 유일하게 Lyα 발광을 결정하지는 않으며, 고 redshift 시뮬레이션 결과 이들은 현재의 Lyα 조사에서 깊이가 부족하고 해상도가 낮은 영향으로 희미하게 나타날 것이다.

ABSTRACT

We measured the sizes and morphological parameters of LARS galaxies in the continuum, Lya, and Ha images. We studied morphology by using the Gini coefficient vs M20 and asymmetry vs concentration diagrams. We then simulated LARS galaxies at z~2 and 5.7, performing the same morphological measurements. We also investigated the detectability of LARS galaxies in current deep field observations. The subsample of LAEs within LARS (LARS-LAEs) was stacked to provide a comparison to stacking studies performed at high redshift. LARS galaxies have continuum size, stellar mass, and rest-frame absolute magnitude typical of Lyman break analogues in the local Universe and also similar to 2

연구 동기 및 목표

• 지역의 Lyman alpha emitters (LAEs)의 복귀-프레임 UV 및 옵티컬 형태를 기술하여 고진동 별 형성 은하의 유사체로 삼는다.
• 스타버스트 은하에서 Lyα 발광 형태가 연속 스펙트럼과 Hα 발광과 어떻게 다른지 정량화한다.
• LARS 은하를 z ~ 2 및 z ~ 5.7로 시뮬레이션하여 현재의 딥필드 조사에서의 탐지 가능성 평가한다.
• 비대칭성, 농도, 덩어리짐 등의 형태적 특성이 Lyα 탈출을 통제하는지 조사한다.
• LARS에서 LAEs와 비-LAEs의 스택된 Lyα 프로파일을 비교하여 Lyα 발광의 구조적 특징을 분리한다.

제안 방법

• 11개의 LARS 은하에 대한 허블 우주망원경 이미징에서 연속 스펙트럼, Lyα, Hα 크기 및 형태적 파라미터(Gini, M20, 비대칭성, 농도)를 측정하였다.
• Gini 대 M20 및 비대칭성 대 농도 다이어그램을 사용하여 은하 형태를 분류하고 LAEs와 비-LAEs를 비교하였다.
• 복귀-프레임 UV 및 Lyα 이미지를 사용하여 LARS 은하의 z ~ 2 및 z ~ 5.7에서의 시뮬레이션을 수행하였으며, 실제 조사와 유사하게 기구적 영향(PSF, 노이즈, 해상도)을 적용하였다.
• 고진동에서 표면 밝기 프로파일을 비교하기 위해 LARS-LAEs 및 모든 LARS 은하의 Lyα 이미지를 스택하였다.
• 고진동 조사의 깊이 및 해상도에 맞추어 이미지를 재그리드 및 재샘플링하여 탐지 한계를 테스트하였다.
• 배경 노이즈 및 해상도가 얕은 조사에서 타원도 및 덩어리짐에 미치는 영향을 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지역 LARS 은하에서 Lyα 발광 형태는 그들의 복귀-프레임 UV 및 Hα 형태와 어떻게 비교되는가?
• RQ2 LARS-LAEs는 샘플 내 비-LAEs와 비교해 별도의 형태적 특성(예: 대칭성, 농도)을 보이는가?
• RQ3 현재의 딥필드 Lyα 조사에서 LARS 은하의 탐지 가능성은 z ~ 2 및 z ~ 5.7에서 어떻게 되는가?
• RQ4 얕은 조사의 깊이 및 해상도가 Lyα 발광의 측정된 형태적 파라미터(예: 타원도, 덩어리짐)에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 LARS-LAEs의 스택된 Lyα 프로파일과 전체 LARS 샘플 간의 차이는 무엇인가?

주요 결과

• LARS 은하는 지역의 Lyman break 유사체 및 2 < z < 3 별 형성 은하와 유사한 연속 스펙트럼 크기, 항성 질량, 절대 등급을 가진다.
• LARS-LAEs는 UV 연속 스펙트럼보다 Lyα에서 더 컴팩트하고 중심에 집중되어 있으며, HII 영역 주변에 Lyα 환형 구조가 형성됨을 시사한다.
• LARS-LAEs의 Lyα 발광은 비-LAEs보다 더 대칭적이고 농도가 높으며, 비-LAEs의 경우 더 흐릿하고 비대칭적인 Lyα 형태를 보인다.
• z ~ 2 및 z ~ 5.7에서 시뮬레이션된 LARS 은하는 UV 연속 스펙트럼에서는 탐지 가능하지만, 깊이 및 해상도 제한으로 인해 현재의 Lyα 조사에서는 쉽게 탐지되지 않는다.
• LARS-LAEs의 스택된 Lyα 이미지는 피크가 있고 중심에 집중된 프로파일을 보이며, 전체 LARS 은하의 스택은 다양한 먼지 및 HI 분포로 인해 더 넓고 비정형적이다.
• LARS에서의 Lyα 환형 프로파일 기울기는 z ~ 2의 것보다 더 가파르며, z ~ 5.7 관측과 유사하여 LARS가 고진동 조사보다 더 작은 체계의 ISM 기초를 탐사함을 시사한다.