[论文解读] Emission-Line Galaxies from the HST PEARS Grism Survey I: The South Fields

Amber N. Straughn, Nor Pirzkal+15 more|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2009

Astronomy and Astrophysical Research被引用 22

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜PEARS南区的低分辨率光栅光谱，对发射线星系（ELGs）进行了全面分析。通过应用二维光谱提取方法检测单个恒星形成结，作者识别出118个新的光谱红移，测量了谱线光度和恒星形成率，并发现ELGs中的巨大HII区倾向于位于其星系半光半径附近——与本地星系一致——表明在z ~ 0.5以内存在普遍的径向分布模式。

ABSTRACT

We present results of a search for emission-line galaxies in the Southern Fields of the Hubble Space Telescope PEARS (Probing Evolution And Reionization Spectroscopically) grism survey. The PEARS South Fields consist of five ACS pointings (including the Hubble Ultra Deep Field) with the G800L grism for a total of 120 orbits, revealing thousands of faint object spectra in the GOODS-South region of the sky. Emission-line galaxies (ELGs) are one subset of objects that are prevalent among the grism spectra. Using a 2-dimensional detection and extraction procedure, we find 320 emission lines orginating from 226 galaxy "knots'' within 192 individual galaxies. Line identification results in 118 new grism-spectroscopic redshifts for galaxies in the GOODS-South Field. We measure emission line fluxes using standard Gaussian fitting techniques. At the resolution of the grism data, the H-beta and [OIII] doublet are blended. However, by fitting two Gaussian components to the H-beta and [OIII] features, we find that many of the PEARS ELGs have high [OIII]/H-beta ratios compared to other galaxy samples of comparable luminosities. The star-formation rates (SFRs) of the ELGs are presented, as well as a sample of distinct giant star-forming regions at z~0.1-0.5 across individual galaxies. We find that the radial distances of these HII regions in general reside near the galaxies' optical continuum half-light radii, similar to those of giant HII regions in local galaxies.

研究动机与目标

• 利用光栅光谱法识别并表征哈勃超深场及四个相邻ACS指向中的发射线星系（ELGs）。
• 通过检测星系内单个恒星形成结，改进标准的星系积分光谱提取方法，这些结常被连续谱所掩盖。
• 测量发射线流量，推导恒星形成率，并为大量暗弱、高红移ELGs确定光谱红移。
• 研究ELGs内巨大HII区的空间分布，并与本地星系进行比较。

提出的方法

• 应用二维检测与提取技术处理光栅光谱，以分离星系内单个发射线结，避免连续谱主导光谱的污染。
• 使用高斯轮廓拟合发射线；Hβ与[O iii]作为混合组分建模，以测量流量和线比。
• 通过波长比或先前的光度红移作为初始估计，利用线识别确定光谱红移。
• 利用Hα和[O ii]线流量计算恒星形成率（SFR），当多个线可用时，也推导[O iii]的SFR。
• 将恒星形成结的径向分布归一化至每个星系的半光半径，以与本地HII区样本进行比较。
• 基于高[O iii]/Hβ比和高激发水平识别活动星系核（AGN）候选体，并与SDSS AGN样本进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 高红移发射线星系中巨大HII区的分布如何？与本地星系相比有何异同？
• RQ2 PEARS南区ELGs的线光度和恒星形成率与其它高红移及本地样本相比如何？
• RQ3 在低分辨率光栅光谱中，Hβ与[O iii]线的混合程度在多大程度上允许可靠识别AGN候选体？
• RQ4 PEARS南区ELGs中有多少比例包含多个独立的恒星形成结，其空间分布特征如何？
• RQ5 与标准的星系积分提取相比，二维光谱提取在检测暗弱、空间分辨的发射线结方面效果如何？

主要发现

• 研究共检测到192个独立星系中226个星系结的320条发射线，其中[O iii]、Hα和[O ii]最为常见。
• 在GOODS-South区域共测量到118个新的光谱红移，显著扩展了已知高红移ELGs的样本。
• 许多PEARS ELGs表现出高[O iii]/Hβ比，表明电离条件增强，与AGN或强烈恒星形成一致。
• PEARS星系中巨大恒星形成结的径向分布峰值位于半光半径附近，与本地星系（如M101、M33和M51）观测到的分布一致。
• 通过高激发水平识别出的AGN候选体位于BPT图的高光度、高激发区域，与SDSS AGN相似。
• 二维提取方法成功分离出红移z ~ 0.5以内的空间分辨恒星形成区，证明其在研究暗弱、高红移星系内部结构方面的有效性。