[论文解读] An ultra-deep ISOCAM observation through a cluster-lens

B. Altieri, L. Metcalfe+11 more|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本文利用红外空间天文台（ISO）通过引力透镜星系团进行超深ISOCAM 7 和 15 μm 观测，揭示了被透镜放大效应增强的微弱中红外源。研究发现15 μm源数密度分布具有陡峭的幂律斜率（α₁₅ = −1.5 ± 0.3），背景辐射强度较高（5 ± 1） × 10⁻⁹ W m⁻² sr⁻¹，表明遥远星系存在强烈演化，并将最暗弱的MIR源探测极限延伸至此前未及的深度。

ABSTRACT

We present results of ultra-deep ISOCAM observations through a cluster-lens at 7 and 15 micron with the Infrared Space Observatory (ISO) satellite. These observations reveal a large number of luminous Mid-Infrared (MIR) sources. Cross-identification in the optical and Near-Infrared (NIR) wavebands shows that about half of the 7 micron sources are cluster galaxies. The other 7 micron and almost all 15 micron sources are identified as lensed distant galaxies. Thanks to the gravitational amplification they constitute the faintest MIR detected sources, allowing us to extend the number counts in both the 7 and 15 micron bands. In particular, we find that the 15 micron counts have a steep slope alpha_15 = -1.5 +/- 0.3 and are large, with N_15 (>30 microJy}) = 13 +/- 5 per square arcmin. These numbers rule out non-evolutionary models and favour very strong evolution. Down to our counts limit, we found that the resolved 7 and 15 microns background radiation intensity is respectively (2 +/-0.5) 10^(-9) and (5 +/-1) 10^(-9) W m^(-2) sr^(-1).

研究动机与目标

• 利用引力透镜放大效应探测中红外源数密度的暗端。
• 识别通过星系团透镜观测到的中红外源的物理性质。
• 测量达到前所未有的通量极限的中红外背景辐射强度。
• 通过将观测到的源数密度与非演化模型预测值对比，检验场外背景辐射的非演化模型。
• 确定被透镜放大的遥远星系对中红外背景的贡献。

提出的方法

• 利用红外空间天文台（ISO）卫星进行7和15 μm波段的超深ISOCAM观测。
• 利用前景星系团的引力透镜效应，放大超出仪器正常灵敏度极限的微弱中红外源。
• 通过与光学及近红外数据交叉识别，对中红外源进行分类（星系团星系 vs. 被透镜放大的遥远星系）。
• 测量7和15 μm波段的源数密度，校正透镜放大效应和观测面积。
• 通过通量积分计算已解析的中红外背景辐射强度。
• 对15 μm源数密度分布拟合幂律模型，推导斜率α₁₅并评估演化模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过透镜放大效应揭示的15 μm中红外源的本征数密度斜率是多少？
• RQ2 7 μm波段中红外源中，星系团星系与被透镜放大的遥远星系各占多大比例？
• RQ3 观测到的中红外背景辐射强度与非演化模型预测值相比如何？
• RQ4 被透镜放大的遥远星系对7和15 μm波段总中红外背景的贡献是多少？
• RQ5 观测到的源数密度是否能够排除场外背景辐射的非演化模型？

主要发现

• 15 μm源数密度分布具有陡峭的斜率，α₁₅ = −1.5 ± 0.3，表明中红外源群体存在强烈演化。
• 15 μm源数密度较高，N₁₅(>30 μJy) = 13 ± 5个源/平方角秒。
• 已解析的15 μm背景辐射强度为（5 ± 1） × 10⁻⁹ W m⁻² sr⁻¹，显著高于非演化模型的预测值。
• 约一半的7 μm源被识别为星系团星系，其余以及几乎所有15 μm源均为被透镜放大的遥远星系。
• 7 μm背景辐射强度为（2 ± 0.5） × 10⁻⁹ W m⁻² sr⁻¹，与演化星系和星形成星系的贡献一致。
• 观测到的源数密度结果排除了非演化模型，支持中红外源群体存在强烈演化。