[论文解读] GOODS-ALMA: 1.1 mm galaxy survey - I. Source catalogue and optically dark galaxies

Maximilien Franco, D. Elbaz+37 more|Figshare|Mar 1, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 161被引用 56

一句话总结

在 GOODS-South 进行的覆盖约69 平方弧分钟^2 的 ALMA 1.1 mm 调查检测到 20 个稳健源（0.7 mJy 截止），纯度超过 80%；其中包含 4 个 HST-dark 星系，中位红移 z~2.92，中位恒星质量约 M* ~ 1.1e11 M⊙。

ABSTRACT

We present a 69 arcmin$^2$ ALMA survey at 1.1mm, GOODS-ALMA, matching the deepest HST-WFC3 H-band part of the GOODS-South field. We taper the 0"24 original image with a homogeneous and circular synthesized beam of 0"60 to reduce the number of independent beams - thus reducing the number of purely statistical spurious detections - and optimize the sensitivity to point sources. We extract a catalogue of galaxies purely selected by ALMA and identify sources with and without HST counterparts down to a 5$σ$ limiting depth of H=28.2 AB (HST/WFC3 F160W). ALMA detects 20 sources brighter than 0.7 mJy in the 0"60 tapered mosaic (rms sensitivity =0.18 mJy/beam) with a purity greater than 80%. Among these detections, we identify three sources with no HST nor Spitzer-IRAC counterpart, consistent with the expected number of spurious galaxies from the analysis of the inverted image; their definitive status will require additional investigation. An additional three sources with HST counterparts are detected either at high significance in the higher resolution map, or with different detection-algorithm parameters ensuring a purity greater than 80%. Hence we identify in total 20 robust detections. Our wide contiguous survey allows us to push further in redshift the blind detection of massive galaxies with ALMA with a median redshift of $z$=2.92 and a median stellar mass of M$_{\star}$ = 1.1 $ imes 10^{11}$M$_\odot$. Our sample includes 20% HST-dark galaxies (4 out of 20), all detected in the mid-infrared with IRAC. The near-infrared based photometric redshifts of two of them $z\sim$4.3 and 4.8) suggest that these sources have redshifts $z$>4. At least 40% of the ALMA sources host an X-ray AGN, compared to 14% for other galaxies of similar mass and redshift. The wide area of our ALMA survey provides lower values at the bright end of number counts than single-dish telescopes

研究动机与目标

• 在没有先验源偏倚的情况下，推动对高红移巨大星系中尘埃遮蔽的恒星形成的研究。
• 在 GOODS-South 构建一个无偏见、覆盖广域的 ALMA 1.1 mm 源目录。
• 量化光学暗（HST-dark）星系对 ALMA 人群的贡献。
• 在一个研究充分的场域中，描述 ALMA 检测星系的红移和恒星质量分布。

提出的方法

• 设计一个覆盖 69 平方弧分在 1.1 mm 的 ALMA 拼接图，带有 0.60″ 的渐变综合波束，以优化点源探测并降低虚假识别。
• 使用 CASA 进行校准和成像；应用 0.60″ 波束衰减以创建用于稳健源提取的统一拼接图。
• 在未清洁的地图中用 Blobcat 检测源，使用基于局部 RMS 噪声的阈值以实现 >80% 的纯度。
• 通过 k-σ 剪裁构建噪声（RMS）图以表征局部灵敏度变化（中位 RMS ≈ 0.176 mJy/beam）。
• 将 ALMA 检测与多波长数据 (HST CANDELS/UVIS、Spitzer IRAC、MIPS、Herschel、VLA 无线电、Chandra X 射线) 进行交叉比对，以识别对应物并评估 HST-dark 状态。

实验结果

研究问题

• RQ1 在一个无偏见的 69 平方弧分 GOODS-South ALMA 调查中检测到的 1.1 mm 源的数量与性质是什么？
• RQ2 有多少比例的 ALMA 检测星系是 HST-dark，它们的性质是什么？
• RQ3 GOODS-South 中 ALMA 检测星系的红移和恒星质量分布如何，它们是否宿主 AGN？
• RQ4 在探测亮端人群时，观测到的 1.1 mm 数量计数与以往的（子）毫米波段调查相比如何？
• RQ5 在高红移尘埃遮蔽的恒星形成的更广泛背景中，ALMA 检测星系的作用是什么？

主要发现

• 在 S/N > 5（在 0.60″ 变窄的地图中）检测到 20 个稳健的 ALMA 1.1 mm 源，纯度 >80%。
• 在更高分辨率的图像或使用其他检测参数时，另外出现了 3 个高信度探测，将稳健总数增加到 20 个源。
• 样本的中位红shift 为 z = 2.92，中位恒星质量为 M* = 1.1 × 10^11 M⊙。
• 约 20%（4/20）源为 HST-dark，在 Spitzer–IRAC 中红外数据中检测到。
• 至少 40% 的 ALMA 源宿主 X 射线 AGN，高于同质量与红shift 的其他星系约 14% 的比例。
• 该大面积调查的亮端数量计数低于受混淆影响的单口径调查。