[论文解读] Detection of Strong Clustering of Extremely Red Objects: Implications for the Density of z > 1 Ellipticals

E. Daddi, A. Cimatti+6 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究呈现了迄今为止最大范围的极端红移源（EROs）宽场巡天，覆盖面积达701平方角分，Ks ≤18.8的完整度达85%。该研究在8σ显著性水平下检测到EROs的强烈聚类现象，其聚类程度比场星系高出十倍，首次提供了直接证据表明绝大多数EROs为高红移（z > 1）椭圆星系，解决了以往因宇宙方差导致的椭圆星系密度测量结果之间的矛盾。

ABSTRACT

We present the results of a wide-field survey for extremely red objects (EROs hereafter), the widest so far, based on Ks and R band imaging. The survey covers 701 arcmin^2 and it is 85% complete to Ks\leq18.8 over the whole area and to Ks\leq19.2 over 447.5 arcmin^2. Thanks to the wide field covered, a complete sample of about 400 EROs with R-Ks\geq5 was selected. The distribution of the EROs on the sky is strongly inhomogeneous, being characterized by overdensities and large voids. We detect at the 8 sigma level a strong clustering signal of the EROs which is about an order of magnitude larger than the clustering of K-selected field galaxies in the same magnitude range. A smooth trend of increasing clustering amplitude with the R-Ks color is observed. These results are strong evidence that the largest fraction of EROs is composed of high-z ellipticals, of which we detect for the first time the z\simgt1 large scale structure clustering signal. We show how the surface density variations of the ERO population found in our survey can explain the highly discrepant results obtained so far on the density of z > 1 ellipticals, and we briefly discuss the main implications of our results for the evolution of elliptical galaxies. The number counts and the colors of the K-selected field galaxies are also presented and briefly discussed.

研究动机与目标

• 通过宽区域巡天克服测量高红移椭圆星系密度时的场间宇宙方差。
• 确定观测到的ERO群体是否主要由高红移椭圆星系或尘埃遮蔽的星形成星系组成。
• 测量ERO的聚类特性，并将其与z > 1椭圆星系的大尺度结构联系起来。
• 通过考虑场间变化，调和先前关于z > 1椭圆星系共动密度结果的矛盾。
• 评估观测到的ERO计数和聚类特性与被动演化和分层星系形成模型的一致性。

提出的方法

• 利用欧洲南方天文台新技术望远镜（ESO New Technology Telescope, NTT）在701平方角分的区域内开展Ks波段和R波段的宽场深空成像巡天，实现Ks ≤18.8的85%完整度。
• 将EROs定义为R − Ks ≥ 5的天体，在巡天区域内选出398个EROs样本。
• 采用固定斜率δ = 0.8的幂律拟合，测量场星系和EROs的角相关函数（ACFs）。
• 计算不同Ks星等和R − Ks颜色阈值下的ERO面密度和数量计数。
• 利用光度红移和颜色-颜色分析推断EROs的红移分布及其本质。
• 将观测到的聚类幅度和ERO计数与被动演化（PLE）和分层形成模型的预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 z > 1椭圆星系的真实共动密度是多少？为何先前的巡天报告结果相互矛盾？
• RQ2 极端红移源是否主要由高红移椭圆星系或尘埃遮蔽的星形成星系构成？
• RQ3 ERO群体是否表现出大尺度聚类？这对其宿主暗物质晕有何含义？
• RQ4 ERO面密度的场间变化如何影响高红移椭圆星系密度估计？
• RQ5 观测到的ERO计数和聚类幅度在多大程度上支持被动演化或分层星系形成模型？

主要发现

• 巡天覆盖面积为701平方角分，全区域Ks ≤18.8的完整度达85%，在447.5平方角分区域内Ks ≤19.2的完整度也达85%，是迄今最宽的ERO巡天。
• 共选出398个EROs，R − Ks ≥ 5，构成迄今发表的最大ERO样本，Ks ≤19.2时的面密度为0.67 ± 0.03个/平方角分。
• 对于R − Ks ≥ 5且18.5 ≤ Ks ≤ 19.2的EROs，其角相关函数的聚类幅度为A(1°) ≈ 0.015，约为场星系聚类幅度（A(1°) ≈ 0.0015）的十倍。
• 聚类幅度随R − Ks颜色增加而上升，符合logA ∝ 0.43(R − Ks)的关系，表明颜色更红的EROs聚类更强。
• EROs的强烈聚类现象（8σ显著性水平）提供了直接证据，表明绝大多数EROs为高红移（z > 1）椭圆星系。
• 观测到的聚类特性可解释先前巡天结果的矛盾：小区域巡天受强烈宇宙方差影响，导致ERO密度估计出现虚假波动。