[논문 리뷰] The VIMOS Ultra-Deep Survey: the Ly$α$ emission line morphology at $2 < z < 6$

B. Ribeiro, O. Le Fèvre외 21명|arXiv (Cornell University)|2020. 07. 02.

Particle Detector Development and Performance인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 깊은 VIMOS 초고해상도 설문조사(VUDS) 2차원 분광법을 사용하여 2 < z < 6의 914개의 성별 형성은 은하에서 라이만-알파(Lyα) 복사의 공간형태를 분석한다. 세 가지 주요 Lyα 형태 유형—일치, 확장, 이격—을 식별하여, 확장형 발광체는 가장 높은 Lyα 등가폭(W_Lyα ≈ -22 Å)을 가지며, 질량이 낮고, 별 형성이 적고,-dust이 적고, UV 크기가 작아, 좁은 대역 설문조사에서 선택된 고-등가폭 LAEs의 가장 대표적인 형태임을 시사한다.

ABSTRACT

The Lyman-$α$ (Ly$α$) emission line has been ubiquitously used to confirm and study high redshift galaxies. We report on the line morphology as seen in the 2D spectra from the VIMOS Ultra Deep Survey in a sample of 914 Ly$α$ emitters from a parent sample of 4192 star-forming galaxies at $2

연구 동기 및 목표

• 고적성 은하(2 < z < 6)에서 UV 연속체에 비해 Lyα 복사의 공간형태를 특성화하는 것.
• Lyα 복사 특성과 질량, 별 형성률, 먼지 함량, UV 크기 등의 물리적 매개변수 간의 관계를 이해하는 것.
• Lyα 형태가 Lyα 광자 탈출과 좁은 대역 설문조사에서의 관측 편향에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 이격된 Lyα 복사의 물리적 메커니즘, 예를 들어 기체 유입 또는 융합 활동을 탐색하는 것.
• 은하간 매질(ISM) 흠집선이 다양한 형태 유형에서 Lyα 프로파일 형상과 등가폭에 어떻게 관련되는지 평가하는 것.

제안 방법

• 4,192개의 성별 형성은 은하에서 UV 연속체에 비해 Lyα 복사의 공간 분포를 측정하기 위해 VIMOS 초고해상도 설문조사(VUDS)의 2차원 분광법을 사용하였다.
• UV 연속체에 비해 Lyα 복사를 네 범주로 분류: 존재하지 않음, 일치, 확장, 공간적으로 이격.
• 형태 유형별로 스택된 스펙트럼을 분석하여 ISM 흡수선 강도와 속도 이격을 분석하였다.
• UV 연속체 크기(r50)를 측정하고, Lyα 복사 존재 및 형태와 연관시켰다.
• 형태 유형별로 Lyα 등가폭(W_Lyα)과 먼지 함량을 정량화하여 탈출율과 설문조사 편향을 평가하였다.
• 이중 로그노멀 피팅을 사용하여 이격 분포를 분석하여, 소형 융합 또는 덩어리 유입 등의 물리적 메커니즘을 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2 < z < 6의 고적성 은하에서 UV 연속체에 비해 Lyα 복사의 공간 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 형태 유형 간 물리적 성질(질량, SFR, 먼지, 크기)은 어떻게 다를까?
• RQ3 왜 확장형 Lyα 발광체가 좁은 대역 설문조사에서 지배적인가? 어떤 물리적 조건이 그들의 선택을 유리하게 하는가?
• RQ4 Lyα 복사가 왜 UV 연속체에서 이격되어 있는가? 이는 은하 역학에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ5 ISM 흡수선은 형태 유형 간 Lyα 프로파일 형상과 등가폭과 어떻게 관련되는가?

주요 결과

• Lyα 발광체의 45%는 일치하는 복사를 보이며, 24%는 확장형, 11%는 UV 연속체에서 공간적으로 이격되어 있다.
• 확장형 Lyα 발광체는 평균적으로 가장 높은 Lyα 등가폭(W_Lyα ≈ -22 Å)을 가지며, 이는 좁은 대역 설문조사 샘플에서 가장 흔한 이유가 된다.
• 확장형 발광체는 다른 유형보다 질량이 작고, 별 형성이 적고, 먼지 함량이 낮고, UV 연속체 크기가 작다(r50 ≈ 0.9 kpc).
• UV 크기가 큰 은하는 Lyα 발광체 비율이 낮아, Lyα 탈출 특성이 크기에 따라 달라짐을 시사한다.
• 약한 Lyα 복사체는 더 강한 저이온화 ISM 흡수선을 보이며, 이는 더 높은 투과도 또는 더 조밀한 기체를 의미한다.
• 이격된 Lyα 발광체(중위수 분리 거리 1.1+1.3/-0.8 kpc)는 Lyα와 ISM 선 사이에 가장 큰 속도 이격을 보이며, 지속적인 유입 또는 융합 활동을 시사한다.