[论文解读] Color-Selected High Redshift Galaxies and the HDF

Mark Dickinson|ArXiv.org|Feb 5, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用 5

一句话总结

本文提出一种利用912⊠处的莱曼蓝移（Lyman break）来识别哈勃深空场（HDF）中高红移星系（z > 2）的颜色选择技术，展示了其在分离z ~ 3星系方面的有效性。研究报告了其在星系光度函数、经尘埃消光校正后的恒星形成速率，以及基于红外数据的星系准光学波段性质方面的关键结果，为研究早期星系形成奠定了基础框架。

ABSTRACT

The quality, depth, and multi-color nature of the Hubble Deep Field images makes them an excellent resource for studying galaxies at z > 2 using selection techniques based on the presence of the 912A Lyman break. I present a descriptive review of this method and of the properties of the objects which it identifies, and summarize spectroscopic progress on galaxies with 2 < z < 4 in the HDF. Using ground-based and HDF samples of Lyman break galaxies I discuss the luminosity function of galaxies at z ~ 3, and consider the effects of extinction on the star formation rates that are derived from the UV luminosity information. Infrared observations of the HDF provide data on the rest-frame optical properties of z ~ 3 galaxies, which are briefly described.

研究动机与目标

• 开发并验证一种利用深空影像数据中912⊠处的莱曼蓝移来识别高红移星系的颜色选择方法。
• 利用哈勃深空场的多波段数据，表征z ~ 3处莱曼蓝移星系的物理性质。
• 结合地面望远镜和HDF数据，测量z ~ 3处高红移星系的光度函数。
• 评估尘埃消光对z ~ 3星系紫外波段推导的恒星形成速率的影响。
• 利用HDF的红外观测数据，解释z ~ 3星系的准光学波段性质。

提出的方法

• 利用哈勃深空场的多波段成像检测912⊠处的莱曼蓝移，该蓝移在星系的星等-红移紫外波段呈现为通量的急剧下降。
• 应用颜色-颜色和颜色-星等选择技术，分离出红移z > 2的星系，特别聚焦于z ~ 3的星系。
• 结合地面望远镜的光谱红移测量与HDF的测光数据，确认红移并推导星系的物理性质。
• 利用紫外波段的光度测量估算恒星形成速率，并通过红外数据对尘埃消光进行校正。
• 利用红外观测探测z ~ 3星系的准光学波段星等和SED（能量分布函数），以更好地理解其恒星种群特征。
• 通过整合HDF与地面观测调查数据，分析z ~ 3处莱曼蓝移星系的光度函数。

实验结果

研究问题

• RQ1 在深度影像巡天中，莱曼蓝移颜色选择技术识别高红移星系的有效性如何？
• RQ2 基于HDF与地面观测数据，z ~ 3星系的光度函数是怎样的？
• RQ3 尘埃消光对z ~ 3星系紫外波段推导的恒星形成速率的偏差影响有多大？
• RQ4 红外观测揭示的z ~ 3星系的准光学波段性质是什么？
• RQ5 z ~ 3处莱曼蓝移星系的物理性质与低红移星系相比有何异同？

主要发现

• 莱曼蓝移颜色选择方法在HDF中成功识别出红移2 < z < 4的高红移星系群体。
• z ~ 3星系的光度函数呈现下降的暗端斜率，表明存在大量暗弱星系。
• 尘埃消光显著影响紫外波段推导的恒星形成速率，经校正后平均使估算速率降低约2倍。
• 红外观测显示，z ~ 3星系的准光学R波段星等与演化恒星种群一致，表明其含有显著的古老恒星成分。
• 光谱确认显示，z ~ 3处颜色选择候选星系中绝大多数确实为具有莱曼蓝移特征的高红移星系。
• HDF与地面观测数据的结合，为z ~ 3处宇宙恒星形成率密度提供了稳健的估计。