[论文解读] The WIRCam Deep Survey I: Counts, colours and mass-functions derived from near-infrared imaging in the CFHTLS deep fields

R. M. Bielby, P. Hudelot+11 more|MPG.PuRe (Max Planck Society)|Nov 29, 2011

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文介绍了WIRCam深空巡天（WIRDS），这是一次在CFHTLS深空场进行的深度近红外成像巡天，覆盖2.1 deg²的J、H和Ks波段，50%完整度对应的AB星等约为24.5。通过将WIRDS与CFHTLS光学数据结合，构建8波段测光星表，作者为约180万个星系精确测量了光谱红移、恒星质量及星系类型，并测量了z=2以内的恒星质量函数，发现其质量依赖性演化与“向下缩小”演化模型一致，且在中等质量范围（log(M/M☉) ≈10–11）与GALFORM模拟结果的符合度更高。

ABSTRACT

We present a new near-infrared imaging survey in the four CFHTLS deep fields: the WIRCam Deep Survey (WIRDS). WIRDS comprises extremely deep, high quality (FWHM ~0.6") J, H and K imaging covering a total effective area of 2.1 deg^2 and reaching AB 50% completeness limits of ~24.5. We combine our images with the CFHTLS to create a unique eight-band ugrizJHK photometric catalogues in the CFHTLS deep fields; these four separate fields allow us to make a robust estimate of the effect of cosmic variance for all our measurements. We use these catalogues to estimate precise photometric redshifts, galaxy types and stellar masses for a unique sample of ~1.8 million galaxies. Our JHK number counts are consistent with previous studies. We apply the BzK selection to our gzK filter set and find that the star forming BzK selection successfully selects 76% of star-forming galaxies in the redshift range 1.4

研究动机与目标

• 使用深度近红外数据精确测量z ≤ 2红移范围内星系的恒星质量函数。
• 通过分析四个独立的CFHTLS深空场，评估宇宙方差的影响。
• 评估BzK选别标准在1.4 < z < 2.5红移区间内识别星暴星系与熄灭星系的性能。
• 将观测到的质量函数与GALFORM半解析模型的预测进行比较。
• 为天体物理学界提供公开可获取的高质量测光星表与图像。

提出的方法

• 使用加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）上的WIRCam进行深度J、H和Ks波段成像，达到FWHM ≈ 0.6角秒，50%完整度对应的AB星等约为24.5。
• 将WIRDS近红外数据与现有的CFHTLS光学数据（ugriz）结合，生成四个独立深空场中的8波段（ugrizJHKs）测光星表。
• 利用χ²基检测图像（gri与Ks）生成两个版本的测光星表，用于稳健性测试。
• 应用Le PHARE软件，通过8波段测光数据的SED拟合，推导光谱红移与恒星质量。
• 采用双Schechter函数拟合观测到的恒星质量函数，并研究其随红移的演化。
• 将观测到的质量函数与BzK选别成功率，与GALFORM半解析模型的预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在CFHTLS深空场中，星系的数目密度、颜色与恒星质量函数从z ≈ 0.2演化至z ≈ 2时呈现何种变化？
• RQ2 在WIRDS测光星表中，BzK选别标准在1.4 < z < 2.5红移区间内，对星暴星系与熄灭星系的识别成功率如何？
• RQ3 宇宙方差如何影响深空巡天中星系质量函数的测量？四个独立场在多大程度上约束了这些效应？
• RQ4 GALFORM半解析模型的预测与观测到的恒星质量函数在多大程度上吻合，特别是在低质量与高质量区域，以及z > 1.2时？
• RQ5 质量函数中特征恒星质量（M*）与星系数密度的红移依赖性演化趋势如何？

主要发现

• WIRDS的J、H与Ks波段数目密度与以往研究一致，验证了巡天深度与测光质量。
• 星暴BzK选别标准在1.4 < z < 2.5红移区间内成功识别出76%的星暴星系，而熄灭BzK选别标准则回收了52%的熄灭星系。
• 总星系恒星质量函数可用双Schechter函数良好描述，M*从z=0至z=2逐渐下降。
• 质量M ≲ 10^10.75 M☉的星系在z ≲ 1之前仍持续演化，而更高质量星系（M ≳ 10^10.75 M☉）在z ≈ 0.8–1时已达到现今的数目，与“向下缩小”演化模型一致。
• GALFORM模型在中等质量范围（10 ≤ log(M/M☉) ≤ 11）与观测质量函数拟合良好，但在低质量区（log(M/M☉) ≤ 10）低估了数密度，且在z ≈ 1.2之后拟合性能下降。
• 四个独立场中导出的质量函数彼此一致，为宇宙方差提供了强约束，显著增强了测量结果的稳健性。