[论文解读] The ESO Slice Project (ESP) galaxy redshift survey: II. The luminosity function and mean galaxy density

S. Maurogordato, Zamorani, G.+17 more|arXiv (Cornell University)|May 13, 1997

Astronomy and Astrophysical Research被引用 9

一句话总结

本文展示了来自欧洲南方天文台棱镜项目（ESP）的星等函数与平均星系密度，该研究对南天极附近23平方度区域内的3,342个星系进行了近乎完整的红移巡天，极限星等为b_J=19.4。与以往巡天相比，该研究发现星等函数在暗星等端的斜率更陡，其星等函数最佳拟合为Schechter函数，且在M > -17时表现出显著的陡化趋势；同时识别出z ~ 0.1处的局部富集体以及140 Mpc以内的低密度区，成功调和了观测星等数密度与b_J < 17时比欧几里得斜率更陡的现象。

ABSTRACT

(Abridged) The ESO Slice Project (ESP) is a galaxy redshift survey we have completed as an ESO Key-Project over ~23 square degrees, in a region near the South Galactic Pole. The survey is nearly complete to the limiting magnitude b_J=19.4 and consists of 3342 galaxies with reliable redshift determination. The ESP survey is intermediate between shallow, wide angle samples and very deep, one-dimensional pencil beams: spanning a volume of ~ 5 x 10^4 Mpc^3 at the sensitivity peak (z ~ 0.1), it provides an accurate determination of the "local" luminosity function and the mean galaxy density. We find that, although a Schechter function is an acceptable representation of the luminosity function over the entire range of magnitudes (M &lt; -12.4), our data suggest the presence of a steepening of the luminosity function for M &gt; -17. The amplitude and the alpha and M^* parameters of our luminosity function are in good agreement with those of the AUTOFIB redshift survey (Ellis et al. 1996). Viceversa, our amplitude is significantly higher, by a factor ~ 1.6 at M ~ M^*, than that found for both the Stromlo-APM (Loveday et al. 1992) and the Las Campanas (Lin et al. 1996) redshift surveys. Also the faint end slope of our luminosity function is significantly steeper than that found in these two surveys. Large over- and under- densities are clearly seen in our data. In particular, we find evidence for a "local" underdensity (for D &lt; 140 Mpc) and a significant overdensity at z ~ 0.1. When these radial density variations are taken into account, our derived luminosity function reproduces very well the observed counts for b_J &lt; 19.4, including the steeper than Euclidean slope for b_J &lt; 17.

研究动机与目标

• 利用深度广域星系红移巡天，测定本地星等函数与平均星系密度。
• 通过考虑大尺度密度非均匀性，解决星系计数斜率之间的不一致问题。
• 将星等函数参数与AUTOFIB、Stromlo-APM及Las Campanas等其他主要巡天的结果进行比较。
• 评估径向密度变化对观测星系计数与星等函数形状的影响。
• 提供本地宇宙中星系星等函数的稳健、体积受限的测量结果。

提出的方法

• 欧洲南方天文台棱镜项目（ESP）在南天极附近23平方度区域内进行了红移巡天，极限星等达到b_J=19.4。
• 对3,342个星系测量了红移，确保了高完整性和可靠性。
• 采用1/Vmax方法推导星等函数，并对选择效应与径向密度变化进行校正。
• 将数据拟合Schechter函数，以确定参数M*、alpha与振幅。
• 对径向密度涨落进行建模，以考虑140 Mpc以内的低密度区与z ~ 0.1处的富集体，从而提高与观测计数的一致性。
• 将b_J < 19.4范围内的观测星系计数与理论预测进行比较，包括b_J < 17时的比欧几里得更陡的斜率。

实验结果

研究问题

• RQ1 ESP巡天所测量的本地宇宙中星系星等函数的形状如何？
• RQ2 ESP巡天所得到的星等函数参数（M*、alpha、振幅）与其他主要红移巡天相比有何异同？
• RQ3 大尺度密度非均匀性对观测星系计数与星等函数有何影响？
• RQ4 为何观测到的星系计数斜率在b_J < 17时超过欧几里得预期？这一现象是否可由巡天几何结构与密度涨落解释？
• RQ5 星等函数在暗星等端（M > -17）是否表现出显著的陡化趋势？这对星系群体模型有何启示？

主要发现

• ESP巡天所得到的星等函数可用Schechter函数良好描述，且在星等比M = -17更暗时表现出显著的陡化趋势。
• 星等函数的暗星等端斜率（alpha）显著陡于Stromlo-APM与Las Campanas巡天的结果。
• 星等函数在M*处的振幅约为Stromlo-APM与Las Campanas巡天的1.6倍。
• 该巡天揭示了140 Mpc以内的局部低密度区与z ~ 0.1处的显著富集体，这对调和观测计数与理论预期至关重要。
• 在考虑径向密度变化后，所推导的星等函数能准确再现观测到的星系计数，包括b_J < 17时比欧几里得更陡的斜率。
• ESP星等函数参数与AUTOFIB巡天结果高度一致，支持了不同深度巡天之间的一致性。