[论文解读] Source Counts from the 15 microns ISOCAM Deep Surveys

D. Elbaz, C. J. Césarsky+11 more|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 8

一句话总结

本文利用ISO卫星上ISOCAM仪器在洛克曼空穴、马拉诺场、HDF-North/South以及A2390星系团的观测，对15微米波段的深红外源密度进行了测量，覆盖了50 μJy至0.3 Jy的流量范围。研究发现，在0.4–4 mJy流量区间内，微分源密度斜率α = -3.0，显著陡于欧几里得预期的α = -2.5，表明宇宙中存在强烈的演化效应或大量暗淡但高光度的红外星系。

ABSTRACT

We present the results of the five mid-IR 15 microns (12-18 microns LW3 band) ISOCAM Guaranteed Time Extragalactic Surveys performed in the regions of the Lockman Hole and Marano Field. The roughly 1000 sources detected, 600 of which have a flux above the 80 % completeness limit, guarantee a very high statistical significance for the integral and differential source counts from 0.1 mJy up to 5 mJy. By adding the ISOCAM surveys of the HDF-North and South (plus flanking fields) and the lensing cluster A2390 at low fluxes and IRAS at high fluxes, we cover four decades in flux from 50 microJy to 0.3 Jy. The slope of the differential counts is very steep (alpha =-3.0) in the flux range 0.4-4 mJy, hence much above the Euclidean expectation of alpha =-2.5. When compared with no-evolution models based on IRAS, our counts show a factor of 10 excess at 400 microJy, and a fast convergence, with alpha =-1.6 at lower fluxes.

研究动机与目标

• 测量多个深空星系场中15微米波段的中红外源数密度。
• 在50 μJy至0.3 Jy的四十年流量范围内，测定微分和积分源密度。
• 基于IRAS数据，检验无演化模型的预测与实际观测结果的差异。
• 评估高红移、高光度红外星系对宇宙背景辐射的贡献。
• 通过深度测光巡天，研究亚毫米波与中红外源群体的演化特征。

提出的方法

• 利用ISO卫星上的ISOCAM仪器，在15微米波段（LW3波段）进行深空星系巡天。
• 整合五个场的数据：洛克曼空穴、马拉诺场、HDF-North、HDF-South以及星系团A2390，以最大化动态范围。
• 利用超过80%完整度限值以上的600个源，将源密度测量至0.1 mJy，具有高统计显著性。
• 在高流量区将ISOCAM数据与IRAS数据合并，并通过额外巡天延伸至低流量区，覆盖50 μJy至0.3 Jy的范围。
• 对观测到的流量分布拟合微分源密度斜率α，并与理论模型进行比较。
• 采用流量限值样本计算积分与微分源密度，并基于泊松统计估算误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 在宽动态范围的流量区间内，15微米波段的微分源密度斜率是多少？
• RQ2 观测到的源密度与基于IRAS的无演化模型预测结果相比如何？
• RQ3 高红移、高光度红外星系对中红外背景的贡献有多大？
• RQ4 在0.4–4 mJy流量区间内，源密度斜率的陡峭程度是否表明亚毫米波与中红外源群体存在强烈演化？
• RQ5 在低流量区（低于400 μJy）的源密度如何收敛？这对源群体演化有何启示？

主要发现

• 在0.4–4 mJy流量区间内，微分源密度斜率为α = -3.0，显著陡于欧几里得预期的α = -2.5。
• 在400 μJy处，观测到的源密度比基于IRAS的无演化模型高出10倍，表明中红外源群体存在强烈演化。
• 在低于400 μJy的流量下，源密度斜率变平至α = -1.6，表明低流量区源密度快速收敛。
• 本巡天覆盖了从50 μJy至0.3 Jy的四十年流量范围，由于超过600个源位于80%完整度以上，具有高统计显著性。
• 中等流量区的陡峭斜率表明，大量高红移、高光度、富含尘埃的星系在宇宙背景辐射中扮演重要角色。
• ISOCAM、HDF与IRAS数据的结合，提供了整个中红外波段内连续、可靠的源密度测量结果。