[논문 리뷰] Very Red and Extremely Red Galaxies in the Fields of z ~ 1.5 Radio-Loud Quasars

Patrick B. Hall, Marcin Sawicki외 8명|arXiv (Cornell University)|2001. 01. 15.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 z ~ 1.5의 라디오-강한 활성은하핵을 둘러싼 환경을 다중파장 데이터를 통해 분석하여, 활성은하핵의 적색도와 유사한 적색도를 가진 매우 및 극도로 빨간색은하(EROs)의 뚜렷한 과잉을 규명하였다. 연구 결과, R-K > 6인 EROs는 일반 영역 대비 2.7배 더 흔한 것으로 나타났지만, 대부분은 활성은하핵과 물리적으로 연관되어 있지 않으며, 많은 경우 큰 먼지 적색화(E(B-V) ≈ 0.6)를 겪고 있어 고적색도의 먼지가 많은 별 형성은하일 가능성이 높다. 이는 광학적 조사에서 미처 반영되지 않은 인구일 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We previously identified an excess of mostly red galaxies around 31 RLQs at z=1-2. These fields have an ERO (extremely red object, R-K>6) density 2.7 times higher than the field. Assuming the EROs are passively evolved galaxies at the quasar redshifts, they have characteristic luminosities of only ~L^*. We also present new observations of four z~1.54 RLQ fields: (1) Wide-field J & Ks data confirm an Abell richness ~2 excess within 140" of Q0835+580 but an excess only within 50" of Q1126+101. (2) In 3 fields we present deep narrow-band redshifted H-alpha observations. We detect five candidate galaxies at the quasar redshifts, a surface density 2.5x higher than the field. (3) SCUBA sub-mm observations of 3 fields detect 2 quasars and 2 galaxies with SEDs best fit as highly reddened galaxies at the quasar z. (4) H-band adaptive optics (AO) imaging is used to estimate redshifts for 2 red, bulge-dominated galaxies using the Kormendy relation. Both have structural redshifts foreground to the quasar, but these are not confirmed by photometric redshifts, possibly because their optical photometry is corrupted by scattered light from the AO guidestar. (5) We use quantitative SED fits to constrain the photometric redshifts z_ph for some galaxies. Most galaxies near Q0835+580 are consistent with being at its redshift, including a candidate very old passively evolving galaxy. Many very & extremely red objects have z_ph z_q, and dust reddening is required to fit most of them, including many objects whose fits also require relatively old stellar populations. Large reddenings of E(B-V)~0.6 are required to fit four J-K selected EROs, though all but one of them have best-fit z_ph>z_q. These objects may represent a population of dusty high-z galaxies underrepresented in optically selected samples. (Abridged)

연구 동기 및 목표

• z ~ 1.5 라디오-강한 활성은하핵의 영역에서 매우 및 극도로 빨간색은하(EROs)의 성질과 적색도 분포를 조사하기 위해.
• 관측된 빨간색은하 과잉이 활성은하핵과 물리적으로 연관되어 있는지, 아니면 우연의 일치 또는 전경/배경 인구에 기인한 것인지 판단하기 위해.
• 다중파장 광도측정과 SED 피팅을 통해 먼지와 별 형성의 영향을 분석하여 이러한 빨간색 물체의 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 형성하는 역할을 평가하기 위해.
• 라디오-강한 활성은하핵이 z > 1에서 은하 과잉에 존재하는지를 확인하기 위해 구조적 및 광도적 적색도를 사용하여 검증하기 위해.

제안 방법

• 활성은하핵 영역의 은하 과잉과 Abell richness를 추정하기 위해 광역 J 및 Ks 대역 이미징을 확보하였다.
• 활성은하핵 적색도에서 Hα를 이용한 깊은 협대역 관측을 수행하여 라이아이온-에미팅은하를 탐지하였으며, 무작위 영역 조사와 표면 밀도를 비교하였다.
• 활성은하핵 적색도에서 고도로 적색화된 은하의 먼지 방출을 탐지하기 위해 SCUBA의 밀리미터파 관측을 수행하였다.
• 버블이 지배하는 은하의 Kormendy 관계를 이용해 H 대역 적응광학 이미징을 통해 구조적 적색도를 추정하였다.
• 광도적 적색도(z_ph)와 별집단 파rameter(먼지 투과도 E(B-V), 별 형성 역사를 포함)를 제약하기 위해 정량적 SED 피팅을 수행하였다.
• 광도적 적색도를 구조적 적색도와 비교하고, AO 관측 데이터에서 산란 빛에 의한 광도 오염 여부를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z ~ 1.5 라디오-강한 활성은하핵 주변의 과잉된 매우 및 극도로 빨간색은하(EROs)가 활성은하핵과 물리적으로 연관되어 있는가, 아니면 우연의 일치인가?
• RQ2 이 영역의 EROs의 SED를 형성하는 데 있어 먼지의 역할은 무엇이며, 이는 광도적 적색도와 추정된 별집단에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 활성은하핵 주변의 빨간색은하 과잉은 거대하고 진화된 시스템의 존재를 시사하는가, 아니면 뚜렷한 먼지 차폐를 동반한 지속적인 별 형성의 존재를 시사하는가?
• RQ4 형태학적 별 형성 지표(예: 비정형 또는 디스크형 형태)가 고적색도 은하에서 SED 기반의 별 형성 역사와 어느 정도 상관관계가 있는가?
• RQ5 Kormendy 관계로부터 유도된 구조적 적색도는 광도적 적색도와 어떻게 비교되며, 이들의 불일치는 AO 관측 영역의 광도 보정에 어떤 함의를 지닌다?

주요 결과

• 활성은하핵 영역에서 극도로 빨간색 물체(EROs, R-K > 6)의 표면 밀도는 일반 영역 대비 2.7배 높아, 뚜렷한 과잉을 나타낸다.
• R-K > 6인 대부분의 EROs는 활성은하핵과 물리적으로 연관되어 있지 않으며, 네 개의 영역 중 하나에서만 J-K > 2.5 EROs의 뚜렷한 과잉이 관측되었다.
• Q 1126+101 영역의 J-K로 선택된 네 개의 EROs는 큰 먼지 적색화(E(B-V) ≈ 0.6 ± 0.3)를 요구하며, 최적 피팅 광도적 적색도는 z_ph > z_q로 나타나 고적색도의 먼지가 많은 별 형성은하일 가능성이 높다.
• 정량적 SED 피팅 결과, 매우 또는 극도로 빨간색 물체의 약 절반은 뚜렷한 먼지 투과도와 상대적으로 오래된 별집단을 동시에 가지며, 이는 복잡한 별 형성 역사를 시사한다.
• Q 0835+580 주변의 밀집 은하군의 18개 은하 중 13개는 90% 이상의 신뢰도로 활성은하핵의 적색도(z_q ≈ 1.54)와 일치하는 광도적 적색도를 가지며, 물리적 연관성을 지지한다.
• 적응광학 이미징 결과, 두 개의 버블이 지배하는 은하에 대해 구조적 적색도는 z ≲ 0.2 또는 1 ≲ z ≲ 1.35의 초기형 은하와 일치하지만, 광도적 적색도는 일치하지 않으며, 이는 아마도 산란 빛 오염으로 인한 것이다.