[论文解读] GMASS ultradeep spectroscopy of galaxies at z~2 - VII. Sample selection and spectroscopy

J. Kurk, A. Cimatti+13 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Sep 7, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 106被引用 63

一句话总结

本论文介绍了利用甚大望远镜上的FORS2仪器对红移z~2附近大质量星系开展的GMASS超深红外光谱巡天，目标为174个在4.5 μm波段有检测信号的天体，以确保其具有较高的恒星质量。该巡天获得了210个光谱红移（其中145个位于z>1.4），确认BzK选星效率达82%，仅存在11%的污染率，并为研究1.5<z<3这一大质量星系形成关键时期内的宁静星系与星暴星系提供了遗产数据集。

ABSTRACT

The populations of both quiescent and actively star-forming galaxies at 11.4, called Galaxy Mass Assembly ultra-deep Spectroscopic Survey (GMASS). To determine redshifts and physical properties, such as metallicity, dust content, dynamical masses, and star formation history, we performed ultra-deep spectroscopy with the red-sensitive optical spectrograph FORS2 at the VLT. Our sample consists of objects, within the CDFS/GOODS area, detected at 4.5 micron, to be sensitive to stellar mass rather than star formation intensity. The spectroscopic targets were selected with a photometric redshift constraint (z&gt;1.4) and magnitude constraints (B(AB)&lt;26, I(AB)&lt;26.5), which should ensure that these are faint, distant, and fairly massive galaxies. We present the sample selection, survey design, observations, data reduction, and spectroscopic redshifts. Up to 30 hours of spectroscopy of 174 spectroscopic targets and 70 additional objects enabled us to determine 210 redshifts, of which 145 are at z&gt;1.4. From the redshifts and photometry, we deduce that the BzK selection criteria are efficient (82%) and suffer low contamination (11%). Several papers based on the GMASS survey show its value for studies of galaxy formation and evolution. We publicly release the redshifts and reduced spectra. In combination with existing and on-going additional observations in CDFS/GOODS, this data set provides a legacy for future studies of distant galaxies.

研究动机与目标

• 解决在1<z<2红移区间内，大质量、宁静及星暴星系在光谱巡天中代表性不足的问题。
• 利用深度光谱观测，研究高红移星系的物理特性和演化状态。
• 通过获取红移和详细的光谱诊断信息，克服光度测量在z>1.4红移区间的局限性。
• 提供一个公开的、高质量的光谱数据集，作为未来研究z~2附近星系形成问题的遗产资源。

提出的方法

• 基于CDFS/GOODS场的4.5 μm光度测量（m<23.0）选择目标，以确保其具有高恒星质量（log(M/M⊙)≥10.5）。
• 应用光度红移限制（zphot>1.4）和星等限制（BAB<26, IAB<26.5），以筛选出暗弱、遥远且大质量的星系。
• 利用甚大望远镜上的FORS2仪器进行超深光谱观测，每张掩模的曝光时间为11–32小时。
• 通过单次波长定标与校正进行数据还原，利用交错观测提高红掩模背景扣除的精度。
• 通过特征识别（吸收线/发射线）和与合成星系谱的互相关分析确定红移。
• 公开发布经处理的一维和二维光谱、天空背景数据，以及包含光度和光谱数据的综合性GMASS星表。

实验结果

研究问题

• RQ1 在CDFS场中，z>1.4的大质量星系的光谱红移分布如何？与光度估计相比有何差异？
• RQ2 在本样本中，BzK选星标准对识别z>1.4星系的效率与污染率如何？
• RQ3 高红移大质量星系的物理特性（金属丰度、尘埃含量、恒星形成历史、动力学质量）是什么？
• RQ4 这些星系的红移与光度特性如何为z~2附近星系质量聚集与“向下尺寸化”演化模型提供信息？
• RQ5 GMASS的红移测量在多大程度上改进或验证了CDFS场先前的光谱测量结果？

主要发现

• 巡天共获得210个光谱红移，其中145个位于z>1.4，显著增加了CDFS场中已知高红移星系的数量。
• CDFS场中所有已知的z>1.5光谱红移中，80%来自GMASS巡天，确立了其在该红移区间的主导地位。
• 在本样本中，BzK选星标准的效率为82%，污染率仅为11%，验证了其在识别z>1.4星系中的有效性。
• 红移分布显示出明显的非均匀性，存在显著的峰值，包括一个位于z=1.6的主要星系团聚体，表明大尺度结构正在形成。
• 在174个高红移目标中，135个（77.6%）获得了可靠红移，其中133个位于z>1.4，表明该巡天在靶向大质量星系方面具有极高成功率。
• 公开发布的210个红移数据及经处理的光谱（包括135个新红移和44个比以往测量更可靠的红移），为高红移星系研究提供了持久的遗产资源。