[论文解读] The Cosmic Infrared Background seen by ALMA

Stefano Carniani, R. Maiolino+21 more|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用 5

一句话总结

本研究利用深度的ALMA连续谱图象（1.1 mm与1.3 mm波段）测量了低至30 μJy的亚毫米波源数目密度，检测到50个信噪比≥3.5的源。结果与半分析星系形成模型高度一致，支持当前关于宇宙红外背景（CIB）起源的假设。

ABSTRACT

The origin of the Cosmic Infrared Background (CIB) is still poorly understood, and represents a challenge from both the theoretical and observational points of view. We analysed 18 ALMA continuum maps in band 6 and 7, with rms down to 7.8 $\mu$Jy, to estimate differential number counts down to 60 $\mu$Jy and 100 $\mu$Jy at $\lambda =$1.3 mm and $\lambda =$1.1 mm, respectively. Furthermore, the no-detection of faint sources in the deepest ALMA field enables us to set tight upper limits on the number counts down to 30 $\mu$Jy. We improved the source extraction method to detect sources down to S/N = 3.5. We detected 50 faint sources ($ 40 ~M_{\odot}/yr$. The differential number counts are in nice agreement with recent semi-analytical models of galaxy formation down to our faint fluxes, therefore supporting the galaxy evolutionary scenarios and assumptions made in these models.

研究动机与目标

• 通过测量微弱亚毫米波源的数目密度，约束宇宙红外背景（CIB）的起源。
• 改进源提取技术，以在深度ALMA图象中检测信噪比≥3.5的源。
• 利用最深场中未检测到源的结果，对30 μJy以下通量水平的数目密度设定紧致上限。
• 检验观测到的数目密度与星系形成半分析模型的一致性。

提出的方法

• 分析了18张ALMA连续谱图象（波段6与7），其均方根噪声低至7.8 μJy，以实现高灵敏度。
• 采用改进的源提取方法，可检测信噪比≥3.5的源，从而探测更暗的通量水平。
• 利用最深ALMA场中未检测到源的结果，推导出低至30 μJy的数目密度上限。
• 在1.3 mm（60 μJy）和1.1 mm（100 μJy）波段测量微分数目密度，以探测亚毫米波源函数的暗端。
• 将观测到的数目密度与近期星系形成半分析模型的预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在1.3 mm波段低至60 μJy、1.1 mm波段低至100 μJy的条件下，亚毫米波源的微分数目密度是多少？
• RQ2 基于最深ALMA场中未检测到源的结果，可对30 μJy以下的源数目密度设定何种上限？
• RQ3 观测到的数目密度与星系形成半分析模型的预测相比如何？
• RQ4 信噪比≥3.5的检测源对宇宙红外背景（CIB）的贡献程度如何？
• RQ5 观测与模型之间的一致性对星系演化情景中物理假设意味着什么？

主要发现

• 检测到50个微弱的亚毫米波源，信噪比≥3.5，其平均红移z ≈ 2.5，平均恒星形成率为40 M☉/yr。
• 1.3 mm与1.1 mm波段的微分数目密度与近期星系形成半分析模型高度一致。
• 利用最深ALMA场中未检测到源的结果，对30 μJy以下的数目密度设定了紧致上限。
• 观测到的源数目密度支持半分析模型中关于尘埃遮蔽星系演化过程的当前假设。
• 观测与模型之间的一致性增强了人们对当前CIB起源理论（即通过演化星系产生）的信心。