[论文解读] Host galaxies of z ~ 4.7 QSOs

J. B. Hutchings|ArXiv.org|Dec 20, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 15被引用 15

一句话总结

本研究利用基特望远镜的近红外宽、窄波段成像，解析了五个红移约4.7的类星体的宿主星系和[O II]发射线气体。结果表明，宿主星系亮度高、形态不规则，与K-z关系一致；而[O II]发射线气体则追踪宿主星系内部的紧凑、星形成区域，表明高红移下星系正在活跃形成。

ABSTRACT

2 micron broad- and narrow-band imaging with the Gemini-N telescope of five z~4.7 QSOs, has resolved both the host galaxies and [O II] emission-line gas. The resolved fluxes of the host galaxies fall within the extrapolated spread of the K-z relationship for radio galaxies at lower redshifts, and their resolved morphology is irregular. The [O II] images indicate knots coincident with many continuum features and also some bright jet-like features near the nucleus. The line emission total fluxes indicate overall equivalent widths of 5 to 10 A at rest wavelengths. Two of the QSOs are in a local environment of faint galaxies of similar magnitude to the hosts, and three have nearby galaxies with excess narrow-band flux, which would be [O II] if they are at the QSO redshift.

研究动机与目标

• 检测并表征红移z ~ 4.7的高红移类星体宿主星系，这些星系因核区明亮发射而难以分辨。
• 利用宽、窄波段成像研究宿主星系的形态与光度，以分离恒星光与电离气体发射。
• 确定宿主星系是否遵循低红移星系中观测到的K-z关系，并评估其演化状态。
• 识别并分析[O II]发射线气体，该气体可追踪恒星形成活动，并评估其与宿主星系光的时空相关性。
• 检查类星体的局域环境，寻找暗淡的伴星系及潜在的[O II]发射，以判断是否存在星系团或相互作用。

提出的方法

• 使用基特望远镜的NIRI仪器进行深度近红外宽、窄波段成像，目标为红移至约2 µm的[O II]发射线。
• 采用抖动曝光和标准图像处理技术，提高信噪比并降低背景噪声。
• 利用场中孤立的明亮恒星进行PSF减去，以分离未分辨的核区成分，并提取分辨的宿主星系流量。
• 使用IRAF的ellipse任务生成方位平均的光度分布曲线，对比类星体、PSF恒星和附近星系，确认分辨的宿主星系光为真实信号。
• 测量窄波段（NB）与宽波段（BB）图像的流量比，估算[O II]线发射，并计算静止系等效宽度。
• 分析类星体场中的暗星系计数，评估局域环境密度，并识别与类星体红移一致的潜在[O II]发射伴星系。

实验结果

研究问题

• RQ1 z ~ 4.7类星体的宿主星系是否表现出与大质量、高亮度星系一致的、可分辨的延伸恒星光？
• RQ2 这些宿主星系的形态是否不规则，表明其正处于组装或并合活动的早期阶段？
• RQ3 [O II]发射线气体是否与宿主星系光具有相同的分布，还是局限于紧凑的星形成区域？
• RQ4 宿主星系的光度是否与低红移星系中观测到的K-z关系一致？
• RQ5 类星体是否位于星系密度较高的区域，存在暗淡的[O II]发射星系，表明星系团或相互作用驱动的燃料供给？

主要发现

• 五个z ~ 4.7类星体的宿主星系均可分辨且亮度高，其流量位于高红移星系K-z关系的外推范围内。
• 宿主星系形态不规则，表明其处于早期组装阶段或经历并合活动。
• [O II]发射线气体在全部五个类星体中均可分辨，形态显示为与连续光特征重合的紧凑、结状结构，表明恒星形成活动局部化。
• 总[O II]线流量对应的静止系等效宽度为5至10 Å，与星系形成星系的典型值一致，且与活跃核区或窄线区发射相符。
• 五个类星体中有三个附近存在暗淡星系，其窄波段流量过剩，与类星体红移一致的[O II]发射相符，表明可能存在星系团或相互作用。
• 两个类星体位于特别密集的区域，周围存在多个与宿主星等亮度的暗淡星系，表明局域环境致密。