[論文レビュー] VLT Spectroscopy of the z=4.11 Radio Galaxy TN J1338-1942

C. De Breuck, van Breugel+5 more|Americanae (AECID Library)|Sep 10, 1999

Adaptive optics and wavefront sensing被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、赤方偏移 z=4.11 の高赤方偏移電波銀河 TN J1338-1942 における VLT FORS1 スペクトロスコピーを提示し、Ly-α 不連続性 (D_A) を 0.37±0.1 として測定した。これは一般的なクェーサーの値と比べ顕著に低い。この結果は、光学的に選別されたクェーサー標本がより高い D_A 値に向かってバイアスされている可能性を示唆し、宇宙論的調査において空間密度が低く見積もられ、平均 HI 列密度が過大評価される可能性があることを示している。

ABSTRACT

We present optical, infrared and radio data of the z=4.11 radio galaxy TN J1338-1942, including an intermediate resolution spectrum obtained with FORS1on the VLT Antu telescope. TN J1338-1942 was the first z>4 radio galaxy to be discovered in the southern hemisphere and is one of the most luminous Ly-alpha objects in its class. The Ly-alpha and rest-frame optical emission appear co-spatial with the brightest radio hotspot of this very asymmetric radio source, suggesting extremely strong interaction with dense ambient clouds. The VLT observations are sufficiently sensitive to detect the continuum flux both blue-ward and red-ward of the Ly-alpha emission, allowing us to measure the Ly-alpha forest continuum break (Ly-alpha 'discontinuity', D_A) and the Lyman limit. We measure a D_A=0.37+-0.1, which is ~0.2 lower than the values found for quasars at this redshift. We interpret this difference as possibly due to a bias towards large D_A introduced in high--redshift quasar samples that are selected on the basis of specific optical colors. If such a bias would exist in optically selected quasars, - and even in samples of Lyman break galaxies -, then the space density of both classes of object will be underestimated. Furthermore, the average HI column density along cosmological lines of sight as determined using quasar absorption lines would be overestimated. Because of their radio-based selection, we argue that z>4 radio galaxies are excellent objects for investigating D_A statistics. [abridged]

研究の動機と目的

• 高赤方偏移電波銀河における Ly-α 不連続性 (D_A) の測定を通じて、クェーサー標本選択の影響を評価すること。
• 光学的色基準による選別が、クェーサー標本により高い D_A 値をもたらすバイアスを生じるかどうかを調査すること。
• クェーサー吸収線統計が、宇宙論的線路上での平均 HI 列密度を推定する際に信頼できるかを評価すること。
• 光学的選別とは異なる選別関数を持つことから、電波選別された z>4 電波銀河を D_A 統計の偏りのないプローブとして用いること。
• Ly-α および静止系フレーム光学的放射と電波ホットスポットとの空間的同一位置関係を調査し、濃密な周囲雲との相互作用を推定すること。

提案手法

• VLT Antu テレスコープに搭載された FORS1 を用いて、中分解能の光学および赤外スペクトロスコピーを取得した。
• Ly-α 発光ラインのブルー側およびレッド側の連続スペクトルの放射度を測定し、Ly-α 不連続性 (D_A) を導出した。
• 観測されたスペクトルエネルギー分布からライマン限界を計算し、ライマンブレイクの存在を確認した。
• 測定された D_A 値を高赤方偏移クェーサーおよびライマンブレイク銀河の値と比較し、選別バイアスの有無を検出した。
• 最も明るい電波ホットスポットと Ly-α および光学的放射の空間的同一位置関係を分析し、濃密な周囲媒体との相互作用を推定した。
• 光学的色選別とは対照的に、電波に基づく選別を用いて z>4 電波銀河を用いることで、より代表的な D_A 統計を得ることを主張した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移電波銀河 TN J1338-1942 in における Ly-α 不連続性 (D_A) は何か？ また、高赤方偏移クェーサーで測定された値と比べてどうなるか？
• RQ2 クェーサーの光学的色選別が、より高い D_A 値に向かってバイアスを生じさせ、空間密度推定値に系縁的誤差をもたらすか？
• RQ3 クェーサー標本における選別効果が原因で、宇宙論的線路上の平均 HI 列密度がどの程度過大評価されているか？
• RQ4 TN J1338-1942 の電波構造と比較して、Ly-α および静止系フレーム光学的放射の空間的分布はいかなる関係にあるか？
• RQ5 電波選別された z>4 電波銀河は、高赤方偏移宇宙論における D_A 統計の偏りのないプローブとして機能できるか？

主な発見

• TN J1338-1942 における Ly-α 不連続性 (D_A) は 0.37±0.1 と測定され、高赤方偏移クェーサーで観測された一般的な値と比べ顕著に低い。
• 低い D_A 値は、光学的に選別されたクェーサー標本が色基準による選別によりより高い D_A 値に向かってバイアスされている可能性を示唆する。
• このバイアスは、光学的調査においてクェーサーやライマンブレイク銀河の真の空間密度が低く見積もられている可能性を示している。
• 選別効果を考慮しない場合、クェーサー吸収線から推定される平均 HI 列密度は系縁的に過大評価される可能性がある。
• Ly-α および静止系フレーム光学的放射は、最も明るい電波ホットスポットと空間的に同一位置にあるため、濃密な周囲雲との強い相互作用を示している。
• 光学的選別とは異なる選別関数を持つことから、TN J1338-1942 のような電波選別 z>4 電波銀河は、D_A 統計の偏りのないプローブとして理想的な候補である。