[论文解读] Environmental dependence of 8um luminosity functions of galaxies at z~0.8: Comparison between RXJ1716.4+6708 and the AKARI NEP deep field

Tomotsugu Goto, Yusei Koyama+21 more|arXiv (Cornell University)|Dec 30, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 39被引用 7

一句话总结

本研究利用AKARI的15μm滤镜，直接探测z~0.8时星系在restframe 8μm波段的发射，调查了8μm光度函数（LFs）在环境中的依赖性。研究发现，星系团的LFs中L*低2.4倍，且暗端斜率更陡，表明在高密度环境中，红外明亮星系受到优先抑制，这种现象无法仅用简单的吸积模型解释。

ABSTRACT

We aim to reveal environmental dependence of infrared luminosity functions (IR LFs) of galaxies at z~0.8 using the AKARI satellite. We construct restframe 8um IR LFs in the cluster region RXJ1716.4+6708 at z=0.81, and compare them with a blank field using the AKARI North Ecliptic Pole deep field data at the same redshift. AKARI's wide field of view (10'x10') is suitable to investigate wide range of galaxy environments. AKARI's 15um filter is advantageous here since it directly probes restframe 8um at z~0.8, without relying on a large extrapolation based on a SED fit, which was the largest uncertainty in previous work. We have found that cluster IR LFs at restframe 8um have a factor of 2.4 smaller L^* and a steeper faint-end slope than that of the field. Confirming this trend, we also found that faint-end slopes of the cluster LFs becomes flatter and flatter with decreasing local galaxy density. These changes in LFs cannot be explained by a simple infall of field galaxy population into a cluster. Physics that can preferentially suppress IR luminous galaxies in high density regions is required to explain the observed results.

研究动机与目标

• 调查z~0.8时星系红外光度函数（IR LFs）在环境密度依赖性方面的表现。
• 解决以往任务（如ISO和IRAS）因灵敏度限制，导致中红外波段高红移星系团研究缺乏的问题。
• 通过直接使用AKARI的15μm滤镜避免光谱能量分布（SED）外推，减少对restframe 8μm光度估计的不确定性。
• 利用一致的方法和大范围深空数据，比较星系团与场区的IR LFs，以隔离环境效应。
• 确定观测到的LF差异是否可由场星系简单地落入星系团来解释，或需要额外的物理抑制机制。

提出的方法

• 利用AKARI的15μm滤镜（L15）构建restframe 8μm光度函数，该波段在z~0.8时直接采样restframe 8μm发射，最大限度减少对SED建模的依赖。
• 使用相同的测光和红移选择标准，比较z=0.81的星系团RXJ1716.4+6708与AKARI NEP深空场（场区）的LFs。
• 对LFs采用双幂律拟合，以表征L*和暗端斜率，实现对星系团与场区环境的定量比较。
• 使用Caputi等（2007）的关系将L8μm转换为总红外光度（LTIR），存在55%的不确定性，并进一步利用Kennicutt（1998）关系转换为恒星形成率（SFR）。
• 分析LF形状对局部星系密度的依赖性，发现星系团区域中，暗端斜率随密度降低而变平。
• 通过在星系团和场区数据中应用相同的分析流程，确保方法的一致性，从而实现公平比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z~0.8时，高密度星系团环境中的星系8μm光度函数与低密度场区相比如何？
• RQ2 观测到的LF差异在多大程度上可由场星系简单地落入星系团来解释？
• RQ3 8μm LF的暗端斜率是否随星系团内局部星系密度变化而变化？若变化，其变化方式如何？
• RQ4 在高密度环境中，可能有哪些物理机制会优先抑制红外明亮星系？
• RQ5 使用AKARI的15μm滤镜直接探测restframe 8μm发射，相较于基于SED的外推方法，如何提升IR LF测量的准确性？

主要发现

• RXJ1716.4+6708星系团中8μm LF的特征光度L*比场区低2.4倍，表明高密度环境中红外明亮星系更少。
• 随着局部星系密度增加，星系团LF的暗端斜率逐渐变得更陡，表明在更密集区域，对暗淡红外星系的抑制更强。
• LF形状对局部密度的依赖性表明，环境过程优先影响星系团中低光度、星暴星系。
• 观测到的LF差异无法用场星系简单落入星系团的模型解释，表明需要主动的抑制机制。
• 使用AKARI的15μm滤镜直接测量restframe 8μm发射，消除了SED外推中最大的不确定性来源。
• 基于AKARI数据导出的总红外光度函数（LTIR）与以往基于Spitzer的研究（如MS1054）结果良好一致，验证了该方法的有效性，尽管L8μm到LTIR转换存在较高不确定性。