[论文解读] The ATESP 5 GHz radio survey I. Source counts and spectral index properties of the faint radio population

I. Prandoni, P. Parma+6 more|ArXiv.org|Jul 7, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 31被引用 39

一句话总结

本研究对ATESP 1.4 GHz巡天中一个1 deg²区域进行了5 GHz射电巡天，达到约0.4 mJy的6σ灵敏度。结果揭示了1.4–5 GHz谱指数随流量密度降低而显著变平，尤其在5 GHz选源样本中更为明显，表明在亚mJy水平下，具有平坦谱或倒谱的源数量在增加，这与低流量下以恒星形成或活动星系核（AGN）活动为主导的射电源演化群体一致。

ABSTRACT

[Abridged] The nature and evolutionary properties of the faint radio population, responsible for the steepening observed in the 1.4 GHz source counts below 1 milliJy, are not yet entirely clear. Radio spectral indices may help to constrain the origin of the radio emission in such faint radio sources and may be fundamental in understanding eventual links to the optical light. We study the spectral index behaviour of sources that were found in the 1.4 GHz ATESP survey (Prandoni et al. 2000a,b). Using the Australia Telescope Compact Array we observed at 5 GHz part of the region covered by the sub-mJy ATESP survey. In particular we imaged a one square degree area for which deep optical imaging in UBVRIJK is available. In this paper we present the 5 GHz survey and source catalogue, we derive the 5 GHz source counts and we discuss the 1.4-5 GHz spectral index properties of the ATESP sources. The analysis of the optical properties of the sample will be the subject of a following paper. The 5 GHz survey has produced a catalogue of 111 radio sources, complete down to a (6 sigma) limit S_lim(5 GHz)~0.4 mJy. We take advantage of the better spatial resolution at 5 GHz (~2 arcsec compared to ~8 arcsec at 1.4 GHz) to infer radio source structures and sizes. The 5 GHz source counts derived by the present sample are consistent with those reported in the literature, but improve significantly the statistics in the flux range 0.4< S(5 GHz)<1 mJy. The ATESP sources show a flattening of the 1.4-5 GHz spectral index with decreasing flux density, which is particularly significant for the 5 GHz selected sample. Such a flattening confirm previous results coming from smaller samples and is consistent with a flattening of the 5 GHz source counts occurring at fluxes <=0.5 mJy.

研究动机与目标

• 调查1.4–5 GHz频段暗弱射电源的谱指数行为，以约束其射电辐射的起源。
• 利用深度、高分辨率巡天，提高0.4–1 mJy流量范围内的5 GHz源密度统计精度。
• 评估射电源形态和大小分布对理解暗弱射电源物理本质的作用。
• 通过将射电数据与深度UBVRI光学成像结合，实现源的识别与光谱红移测量，为未来的多波段研究提供支持。

提出的方法

• 利用澳大利亚望远镜紧凑阵列（ATCA）对先前在1.4 GHz波段已巡天的1 deg²区域开展5 GHz后续巡天。
• 制作了低分辨率（8 arcsec）和全分辨率（~2 arcsec）的图像镶嵌图，以确保源提取和形态分析的一致性。
• 利用低分辨率图像生成了一个包含111个射电源的源目录，其流量下限为0.4 mJy（6σ），确保完整性。
• 对在两个频率均检测到的源，测量其1.4–5 GHz谱指数，通过流量密度比值推导谱指数分布。
• 对5 GHz源密度计数应用分辨率偏差校正，以补偿因 beam 混叠和源大小效应导致的不完整性。
• 将所得源密度计数和谱指数分布与现有文献进行比较，以评估一致性并提高统计显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 随着流量密度降低，暗弱射电源的1.4–5 GHz谱指数如何演化？
• RQ2 在亚mJy流量范围内，平坦谱和倒谱源的占比是多少？其在1.4 GHz选源与5 GHz选源样本之间有何差异？
• RQ3 分辨率效应在多大程度上影响了5 GHz波段的观测源密度计数和谱指数分布？
• RQ4 观测到的谱指数变平是否与约0.5 mJy以下流量密度处5 GHz源密度计数的变平一致？
• RQ5 谱指数行为能否帮助区分恒星形成与核活动作为暗弱射电源主导辐射机制？

主要发现

• 5 GHz源密度计数与现有文献一致，并在0.4–1 mJy流量范围内显著提高了统计精度。
• 观测到1.4–5 GHz谱指数随流量密度降低而明显变平，尤其在5 GHz选源样本中更为显著。
• 在mJy流量水平，源主要为陡谱（α ~ -0.7）；而在亚mJy水平，约60%的5 GHz源具有平坦谱（α > -0.5），其中约30%显示倒谱特征（α > 0）。
• 在亚mJy流量水平，5 GHz选源样本的中位谱指数为α_med = -0.29，而1.4 GHz选源样本为α_med = -0.53，表明1.4 GHz选源样本的谱指数分布更陡。
• 5 GHz源密度计数在0.4 mJy以下未观测到明显变平，原因在于谱指数变平意味着在约0.5 mJy附近预期出现计数变平，而该值接近巡天的流量极限。
• 源大小分析表明，未分辨源（≤2 arcsec）与先前研究一致，且角大小分布可由Windhorst等（1990）的模型良好描述，直至约0.7–1 mJy。