[论文解读] HETDEX pilot survey for emission-line galaxies - I. Survey design, performance, and catalog

Joshua J. Adams, Guillermo A. Blanc+24 more|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2010

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用 77

一句话总结

本文介绍了HETDEX先导巡天，这是一项宽场积分场光谱巡天，利用5 Å谱分辨率的3500–5800 Å波段，在169平方弧分的范围内探测到397个发射线星系。该研究验证了在高红移（1.9 < z < 3.8）识别Lyα发射体（LAEs）的方法，灵敏度达到4–20 × 10⁻¹⁷ erg s⁻¹ cm⁻²，探测到104个高红移LAEs，其中68个为S/N > 6的纯净样本，且在五个源中发现Lyα发射的空间分辨证据，包括两个AGN。

ABSTRACT

We present a catalog of emission-line galaxies selected solely by their emission-line fluxes using a wide-field integral field spectrograph. This work is partially motivated as a pilot survey for the upcoming Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX). We describe the observations, reductions, detections, redshift classifications, line fluxes, and counterpart information for 397 emission-line galaxies detected over 169 sq.arcmin with a 3500-5800 Ang. bandpass under 5 Ang. full-width-half-maximum (FWHM) spectral resolution. The survey's best sensitivity for unresolved objects under photometric conditions is between 4-20 E-17 erg/s/sq.cm depending on the wavelength, and Ly-alpha luminosities between 3-6 E42 erg/s are detectable. This survey method complements narrowband and color-selection techniques in the search for high redshift galaxies with its different selection properties and large volume probed. The four survey fields within the COSMOS, GOODS-N, MUNICS, and XMM-LSS areas are rich with existing, complementary data. We find 104 galaxies via their high redshift Ly-alpha emission at 1.944 sq.arcsec which appear to be extended Ly-alpha nebulae. We also find three high-z objects with rest frame Ly-alpha equivalent widths above the level believed to be achievable with normal star formation, EW(rest)&gt;240 Ang.

研究动机与目标

• 开发并验证一种利用积分场光谱法（IFS）探测发射线星系的新方法，尤其针对高红移Lyα发射体（LAEs）。
• 评估VIRUS-P仪器在覆盖四个深场共169平方弧分的先导巡天中的性能与灵敏度。
• 生成一个可靠的发射线星系目录，包含红移、线流量和对应体信息，以支持纯净LAE样本的选取。
• 将IFS选样方法与传统的窄带及颜色选样技术进行比较，强调其在体积覆盖范围和选择函数上的互补性。
• 识别并表征LAE样本中空间分辨的Lyα发射及潜在的AGN污染。

提出的方法

• 巡天使用Hobby-Eberly望远镜上的VIRUS-P积分场光谱仪，在COSMOS、GOODS-N、MUNICS和XMM-LSS四个场区获取3500–5800 Å波段、FWHM谱分辨率5 Å的光谱数据。
• 数据处理包括天空背景减除、波长定标和通量定标，使用标准恒星和内部平场校准。
• 基于源波长、赤纬和时角，利用大气差分折射（ADR）模型对光纤位置进行天体测量校正，中位校正量为0.3″。
• 通过发射线流量阈值法进行星系检测，随后利用谱线识别（如z > 1.9时的Lyα，z < 0.56时的[OII]）进行红移分类。
• 通过信噪比阈值S/N > 6定义纯净LAE样本，以最小化噪声和混叠带来的污染。
• 通过与X射线、光学和红外星表的交叉识别，评估AGN含量及对应体的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 IFS巡天对发射线星系（尤其是高红移Lyα发射体）的灵敏度与探测效率如何？
• RQ2 IFS方法与窄带及颜色选样技术相比，在选择函数和探测体积方面有何差异？
• RQ3 探测到的LAEs中有多少比例受噪声或混叠源污染？能否可靠地定义纯净LAE样本？
• RQ4 样本中是否存在空间分辨的Lyα发射源？其中多大比例与AGN活动相关？
• RQ5 高红移LAE的静止系等效宽度分布与模拟结果相比如何？

主要发现

• 在169平方弧分的范围内，巡天探测到397个发射线星系，对未分辨源在光度条件下的最佳灵敏度为4–20 × 10⁻¹⁷ erg s⁻¹ cm⁻²。
• 共识别出104个高红移Lyα发射体，红移范围为1.9 < z < 3.8，主要依据静止系等效宽度和谱线形态进行选择。
• 其余293个源中绝大多数为低红移[OII]3727发射体（z < 0.56），证实了该方法的红移分离能力。
• 在S/N > 6条件下定义了68个LAE的纯净子样本，模拟结果表明噪声污染仅约10%，验证了样本的纯净性。
• 五个源显示出显著的空间分辨Lyα发射，其中至少两个通过X射线和光学诊断被确认为AGN。
• LAE的静止系等效宽度分布可用128 ± 20 Å的指数标长有效描述，仅有三个对象在>1σ显著性下超过240 Å。