[论文解读] Three high-redshift millimeter sources and their radio and near-infrared identifications

F. Bertoldi, C. L. Carilli+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 3

一句话总结

本研究通过使用IRAM 30米望远镜和PdBI干涉仪进行毫米波探测，识别出三个高红移亚毫米波源，确认其与射电和近红外对应体的关联。所有源的射电-毫米波流量比表明其红移均大于2，对22个暗弱亚毫米波源的累积分析显示，其中多数很可能位于z > 2，支持存在大量高红移星暴星系的主导群体。

ABSTRACT

We present millimeter wavelength detections of three faint sources that are most likely high-redshift starburst galaxies. For one of the sources, which was previously discovered with SCUBA at 850 mu m, we present a detection with the IRAM interferometer at 240 GHz (1.25 mm) that shows the object unresolved at an angular resolution of 2.''5, and coincident within 1'' with a radio source and a galaxy detected in the near-infrared. The two other sources were discovered in a deep 250 GHz (1.2 mm) survey with the Max-Planck Millimeter Bolometer (MAMBO) array at the IRAM 30m telescope. Both have fluxes of ~4 mJy and radio counterparts with a 1.4 GHz flux density of ~75 muJy. Their radio-to-mm flux ratios suggest redshifts larger than 2. Both sources are faint in the optical and near-infrared, one showing a 20.5 mag K-band counterpart. From our data and that available in the literature, we estimate the redshift distribution of twenty-two faint mm and sub-mm sources and conclude that the majority of them are likely to be at z>2.

研究动机与目标

• 通过高空间分辨率毫米波干涉测量获得精确位置，以改善暗弱亚毫米波源的源识别。
• 解决因亚毫米波巡天（如SCUBA）波束尺寸较大而导致的光学和近红外识别混淆问题。
• 利用射电-毫米波谱指数和理论模型，确定暗弱亚毫米波源的红移分布。
• 通过识别和表征高红移星暴星系，评估尘埃遮蔽的星形成在高红移宇宙中的宇宙学意义。

提出的方法

• 利用IRAM 30米望远镜上的MAMBO热释电阵列进行深度250 GHz（1.2 mm）巡天，以探测暗弱亚毫米波源。
• 使用IRAM高原上的Bure干涉仪进行高分辨率240 GHz（1.25 mm）干涉观测，实现亚角秒级的源位置测定。
• 将毫米波源与VLA 1.4 GHz巡天中的射电对应体进行交叉识别，以推导射电-毫米波谱指数。
• 利用谱指数模型（CY和DCE）根据射电-毫米波流量比估算红移，假设射电-亚毫米波相关性与红移无关。
• 将本研究的数据与文献中的源（如HDF850.1、Smail et al. 2000、Barger et al. 1999b、Ivison et al. 2000）相结合，构建22个源的累积红移分布。
• 应用统计模型（Press-Schechter形式）将观测到的红移分布与理论预期进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 暗弱亚毫米波源的红移分布如何？其中有多少比例位于z > 2？
• RQ2 来自干涉测量的精确毫米波位置是否能解决光学和近红外源识别中的模糊性？
• RQ3 射电-毫米波谱指数作为高红移星暴星系红移指标的可靠性如何？
• RQ4 亚毫米波源的观测谱指数是否与高红移星系形成理论模型一致？
• RQ5 是否存在显著的高红移星暴星系群体，对宇宙星形成率有重要贡献？

主要发现

• 在先前使用SCUBA于850 μm探测到的三个源中，其中一个在1.25 mm波段经PdBI以2.5角秒分辨率确认为非延展源，并与一个射电源及一个近红外星系位置一致。
• 另外两个源在250 GHz波段被MAMBO探测到，每个源的流量密度约为4 mJy，1.4 GHz波段的射电对应体流量约为75 μJy，表明其射电-毫米波谱指数为0.77。
• 谱指数0.77暗示最可能的红移为2.5（84%置信区间z > 2），与CY模型的中值红移2.8和DCE模型的中值红移2.2一致。
• 22个暗弱亚毫米波源的累积红移分布显示在z > 2处急剧上升，多数源很可能位于z > 2，且无显著的低红移尾部。
• 观测到的红移分布与Press-Schechter形式的坍缩结构模型一致，偏置因子为2，尽管这可能仅为巧合。
• 结果证实，大多数暗弱亚毫米波源为高红移星暴星系，其恒星形成率比光学巡天中观测到的典型高红移星系高出10至100倍。