[論文レビュー] The Origin of \lya Absorption Systems at $z>1$---Implications from the Hubble Deep Field

Hsiao‐Wen Chen, Kenneth M. Lanzetta+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 6, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、ハッブル・ディープフィールド銀河カタログを用いて、高赤方偏移銀河の性質とLyα吸収系を関連付ける。銀河の表面密度とガス拡がりの測定値を組み合わせることで、z > 1 の範囲で等価幅 W ≥ 0.32 Å のLyα吸収系の少なくとも50%、最大で100%が銀河の拡張ガスエンベロープに起因すると予測される。これは、広い赤方偏移範囲にわたり、銀河がこれらの吸収の主要因であることを示唆する。

ABSTRACT

The Hubble Deep Field images have provided us with a unique chance to relate statistical properties of high-redshift galaxies to statistical properties of \lya absorption systems. Combining an {\em empirical} measure of the galaxy surface density versus redshift with an {\em empirical} measure of the gaseous extent of galaxies, we predict the number density of \lya absorption systems that originate in extended gaseous envelopes of galaxies versus redshift. We show that at least 50% and as much as 100% of observed \lya absorption systems of $W\apg0.32$ \AA can be explained by extended gaseous envelops of galaxies. Therefore, we conclude that known galaxies of known gaseous extent must produce a significant fraction and perhaps all of \lya absorption systems over a large redshift range.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移Lyα吸収系（z > 1）の起源を、既知の銀河と関連付けること。
• 銀河の拡張ガスエンベロープが、観測されたLyα吸収体の数密度を説明できるかどうかを検証すること。
• 顕著な進化効果（例：暗い銀河の進化、ガス拡がりの進化）に対するこの結論の頑健性を評価すること。
• 銀河のクラスタリングや線の重なりといった観測バイアスが、吸収線カウントに与える影響を補正すること。

提案手法

• ハッブル・ディープフィールド（HDF）カタログからの光度赤方偏移と銀河表面密度を用いて、単位共動体積あたりの銀河数密度を測定する。
• Chenら（1998）のデータを用いて、銀河Bバンド光度とガス拡がり（R ∝ LB^0.39）を経験的に関連付ける。
• 予測モデルを適用：n(z) = (1/Ω) × (1/(z₂−z₁)) × Σ[πR²(LBi)/DA²(zi)]、ここでDAは角度距離である。
• HDFの検出限界以下の暗い銀河を補正するため、光度関数を異なるきつい端の傾き（α = −1.4 から −1.6）で外挿する。
• 2点相関関数（ξ(r,z) ∝ (r/r₀)^−γ(1+z)^{−(3+ε)}）を用いて銀河クラスタリング効果を評価し、200 kpc以内およびΔv = 250または75 km/sの範囲内の隣接銀河を推定する。
• 観測値と予測された吸収体数密度を、スペクトル分解能と線の重なりを補正して比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移銀河の拡張ガスエンベロープは、z > 1 における観測されたLyα吸収体の数密度を説明できるか？
• RQ2 特にz > 2 において、銀河がLyα吸収に果たす寄与は赤方偏移に依存してどのように変化するか？
• RQ3 進化効果（例：暗い銀河の進化、ガス拡がりの変化）が、予測される吸収体カウントにどの程度影響を及えるか？
• RQ4 銀河クラスタリングと線の重なりは、銀河ハロー由来の吸収体の推定割合にどのように影響を及けるか？

主な発見

• Bバンド光度LB ≥ 0.05 LB* の銀河は、z > 2 における観測されたLyα吸収体の約50%を説明できる。
• Bバンド光度LB ≥ 0.03 LB* の銀河は、1 < z < 2 の赤方偏移範囲におけるすべてのLyα吸収体を説明できる。
• HDF検出限界以下の暗い銀河を補正した後、z > 2.0 における観測されたLyα吸収体の70%、場合によってはすべてをモデルが説明できる。
• 光度関数のきつい端の傾きが急になる（α = −1.6 と −1.4 で比較）と、予測される吸収体数密度は最大0.3 dexまで上昇し、観測値に近づく。
• 光度を補正した後も、Wとρの逆相関関係の残差に赤方偏移依存性がないことから、ガス拡がりが赤方偏移とともに減少しないことが支持される。
• 銀河クラスタリング効果により、z < 2 では予測される吸収体の過剰が最大4倍にまで及ぶが、z > 2 では無視できるほど小さく、銀河エンベロープ由来の吸収体割合が依然として有意であることが示される。