[论文解读] Search for clusters at high redshift - I. Candidate Lya emitters near 1138-262 at z=2.2

J. Kurk, H. J. A. Röttgering+8 more|arXiv (Cornell University)|May 3, 2000

Nuclear physics research studies被引用 11

一句话总结

本研究利用甚大望远镜（VLT）的窄带和宽波段成像，搜寻红移 z = 2.156 的高红移射电星系 PKS 1138–262 周围的 Lyα 发射体，检测到 50 个静止系等效宽度 >20 Å 的 Lyα 发射体候选体。这些天体被解释为正在形成星系团中的星爆星系，但未发现显著的星系过密或空间聚集，表明由于选择效应和尘埃消光，这些天体可能仅代表星系团总群体的一小部分。

ABSTRACT

Radio, optical and X-ray observations of the powerful radio galaxy PKS 1138-262 at z=2.156 have suggested that this galaxy is a massive galaxy in the center of a forming cluster. We have imaged 1138-262 and the surrounding 38 square arcminute field with the Very Large Telescope in a broad band and a narrow band encompassing the redshifted Lya emission. We detect 50 objects with rest equivalent width larger than 20 A and a luminous, highly extended Lya halo around 1138-262. If the radio galaxy is at the center of a forming cluster, these objects are candidate Lya emitting cluster galaxies.

研究动机与目标

• 通过检测 PKS 1138–262 周围的 Lyα 发射星系，检验该高红移射电星系是否为一个正在形成的大质量星系团的中心。
• 通过在红移 Lyα 波长处使用窄带成像，克服基于颜色的巡天的局限性，以探测 z ≈ 2.2 处的发射线星系。
• 通过将 Lyα 发射体的数量和空间分布与相同红移处的空白场巡天及已知过密区域进行比较，评估星系团过密性的存在。
• 评估高红移星系团环境中 Lyα 巡天的完备性和选择效应，包括速度 dispersion 和尘埃消光。

提出的方法

• 使用甚大望远镜 UT1 上的 FORS 仪器，在 3814 Å 处中心的窄带成像（FWHM 65 Å）和中心波长为 4290 Å、FWHM 880 Å 的宽波段 B 波段成像。
• 将八张 30 分钟的窄带曝光和六张 5 分钟的宽波段曝光叠加，并使用 FWHM 为 1′′ 的高斯函数平滑，以提高信噪比并探测微弱且扩展的源。
• 利用标准星 GD108 进行流量定标，窄带流量相对于宽波段流量的定标精度在 0.2 个星等以内。
• 通过从单个天体的流量中减去窄带流量密度的中位数（0.5 × 10⁻¹⁹ erg s⁻¹ cm⁻² Å⁻¹）来计算静止系等效宽度，以校正背景系统误差。
• 选择静止系等效宽度 >20 Å 的天体作为 Lyα 发射体候选体，并通过其在 38 平方弧分区域内的分布评估空间聚集性。
• 利用 Madau 等人（1998）提出的 Lν(1500 Å) 与 SFR 之间的关系，假设所有发射体的红移为 z = 2.14，推导出光度函数和恒星形成率密度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 PKS 1138–262 周围是否存在显著的 Lyα 发射星系过密，与该星系作为正在形成星系团中心的假设一致？
• RQ2 Lyα 发射体的数量和空间分布与空白场及其它高红移过密区域相比如何？
• RQ3 选择效应（如尘埃消光、速度 dispersion 和滤波器宽度）在多大程度上限制了 Lyα 巡天对星系团星系的探测？
• RQ4 考虑到高红移星系的已知特性，Lyα 巡天可能遗漏星系团中总星系群体的多大比例？

主要发现

• 在 z ≈ 2.2 处 PKS 1138–262 周围 38 平方弧分的区域内，检测到 50 个静止系等效宽度 >20 Å 的 Lyα 发射体候选体。
• 这些发射体的空间分布相对于相同红移处的空白场巡天，未显示出显著的集中或过密。
• Lyα 发射体的密度与 z = 2.6 附近近 QSO 巡天中测得的密度相当，但低于 z = 3.1 处的 Lyman 暗线星系过密区域的密度。
• 该巡天对恒星形成率低至 1 h⁻² M⊙ yr⁻¹ 的星系具有敏感性，低于 z ≈ 3.4 处以往的空白场巡天。
• 由于速度 dispersion 和滤波器宽度，若星系径向速度超过从射电星系出发的 860 km s⁻¹，则最多有 15% 的星系团星系可能被遗漏。
• 考虑到尘埃消光以及具有弱或无 Lyα 发射的星系比例，所检测到的发射体可能仅代表总星系团星系群体的约 10%。