[论文解读] Cosmologically distant OH megamasers: A test of the galaxy merging rate at Z approximately 2 and a contaminant of blind HI surveys in the 21cm line

F. H. Briggs|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文提出，利用现有的射电望远镜，可以在红移 z ≈ 1–3 的范围内探测到宇宙学距离的OH巨脉泽——即在明亮远红外星系中出现的1667/1665 MHz强脉泽信号——从而为红移 z ≈ 2 时的星系并合率提供独立探测手段。此外，本文还表明，OH脉泽信号可能污染低于1200 MHz的盲21cm HI巡天，特别是在 z < 0.4 时，若未进行光学或红外后续观测，可能被误认为是高速云系。

ABSTRACT

Bright OH megamaser galaxies, radiating 1667/1665 MHz lines, could be detected at redshifts from z from 1 to 3 in moderate integration times with existing radio telescopes. The superluminous FIR galaxies that host the megamasers are relatively rare at z equal 0, but they may have been more common at high redshift, if the galaxy merger rate increases steeply with redshift. Therefore, blind radio spectroscopic surveys at frequencies of 400 to 1000 Mhz can form an independent test of the galaxy merger rate as a function of time over the redshift interval z = 4 to 0.7. The redshift range z = 0.17 to 0.4 will be difficult to survey for OH masers, since spectroscopic survey signals will be confused with HI emission from normal galaxies at redshifts less than 0.3. In fact, the signals from OH masers are likely to dominate over 21cm line emission from normal galaxies at frequencies below 1200 MHz (i.e. large redshifts z_HI &gt; 0.18 and z_OH &gt; 0.4). Surveyors of nearby galaxies in the 21cm line may find that OH masers form a contaminant to deep, blind HI surveys for redshift velocities less than a few hundred kilometers per second. At frequencies just above 1420 MHz, sensitive sky surveys might detect OH masers, which could be mistaken for a population of ``infalling, compact High Velocity Clouds'' but would ultimately be traced to luminous FIR background galaxies at z equal 0.17 once optical and IR follow-up has been performed.

研究动机与目标

• 评估利用现有射电望远镜在高红移（z ≈ 1–3）探测 OH 巨脉泽的可行性。
• 评估 OH 巨脉泽巡天是否可作为星系并合率随宇宙时空中演化变化的独立检验手段。
• 识别 OH 巨脉泽在盲 21cm HI 巡天中可能造成的污染，尤其是在低红移区域。
• 考察将 OH 巨脉泽误认为附近天空巡天中高速致密云系的风险。

提出的方法

• 通过建模1667/1665 MHz OH 脉泽线的红移频率，确定其在400–1000 MHz频段的可探测性。
• 在假设红移相关并合率的前提下，估算 OH 巨脉泽的预期空间密度。
• 将 OH 脉泽的流量密度与不同红移下正常星系的典型21cm HI辐射进行比较。
• 评估在红移范围 z ≈ 0.17–0.4 内，OH 脉泽信号与 HI 辐射之间的混淆程度。
• 评估在1420 MHz以上频段的敏感天空巡天中探测 OH 脉泽的可能性。
• 利用红移和光度论证，将误识别的脉泽信号追溯至其真实起源——即明亮远红外星系，红移 z ≈ 0.17。

实验结果

研究问题

• RQ1 在中等积分时间下，当前射电望远镜能否探测到 z ≈ 1–3 的 OH 巨脉泽？
• RQ2 OH 巨脉泽巡天在多大程度上可为星系并合率随红移演化提供独立约束？
• RQ3 在低红移下，OH 脉泽信号的强度与正常星系的21cm HI 辐射相比如何？
• RQ4 OH 脉泽污染盲21cm HI 巡天的风险有多大，特别是在 z < 0.4 时？
• RQ5 OH 脉泽是否可能在附近巡天中被误分类为高速致密云系，以及如何正确识别它们？

主要发现

• 由于其高光度，z ≈ 1–3 的 OH 巨脉泽可在中等积分时间内被现有射电望远镜探测到。
• 在盲巡天中探测到 OH 巨脉泽，可为 z ≈ 2 时的星系并合率提供独立检验。
• 在1200 MHz以下，当 z_OH > 0.4 且 z_HI > 0.18 时，OH 脉泽信号很可能超过正常星系的21cm HI 辐射。
• 在21cm线中对附近星系进行巡天可能受到 OH 脉泽污染，尤其在红移速度 < 300 km/s 时更为显著。
• 在1420 MHz以上探测到的 OH 脉泽可能被误认为是吸积中的高速云系，但通过后续观测可最终追溯至红移 z ≈ 0.17 的明亮远红外星系。
• 红移范围 z ≈ 0.17–0.4 由于 OH 脉泽与 HI 辐射信号之间的显著混淆，构成了重大的观测挑战。