[论文解读] The ESO-Spitzer Imaging extragalactic Survey (ESIS) I: WFI B,V,R deep observations of ELAIS-S1 and comparison to Spitzer and GALEX data

S. Berta, Stefano Rubele+16 more|ArXiv.org|Feb 10, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 64被引用 32

一句话总结

本论文基于欧洲南方天文台-史匹哲巡天（ESO-Spitzer Imaging Survey, ESIS）对ELAIS-S1场的深空B、V、R波段成像，实现了在B、V ≈ 25和R ≈ 24.5处95%的完整度，且天体测量精度优于亚角秒。研究证明，光学-Spitzer颜色-颜色图能有效区分星系类型；结合GALEX与Spitzer数据进行多波段匹配后发现，UV–24 μm联合探测的源主要为低至中等红移的恒星形成星系。

ABSTRACT

The ESO-Spitzer extragalactic Imaging Survey (ESIS) is the optical follow up of the Spitzer Wide-Area InfraRed Extragalactic (SWIRE) survey in the ELAIS-S1 area. This paper presents B, V, R Wide Field Imager observations of the first 1.5 square degree of the ESIS survey. Data reduction is described including astrometric calibration, illumination and color corrections, completeness and photometric accuracy estimates. Number counts and color distributions are compared to literature observational and theoretical data, including non-evolutionary, PLE, evolutionary and semi-analytic Lambda-CDM galaxy models, as well as Milky Way stellar predictions. ESIS data are in good agreement with previous works and are best reproduced by evolutionary and hierarchical Lambda-CDM scenarios. The ELAIS-S1 area benefits from extensive follow-up from X-ray to radio frequencies: some potential uses of the multi-wavelength observations are illustrated. Optical-Spitzer color-color plots promise to be very powerful tools to disentangle different classes of sources (e.g. AGNs, starbursts, quiescent galaxies). Ultraviolet GALEX data are matched to optical and Spitzer samples, leading to a discussion of galaxy properties in the UV-to-24 microns color space. The spectral energy distribution of a few objects, from the X-rays to the far-IR are presented as examples of the multi-wavelength study of galaxy emission components in different spectral domains.

研究动机与目标

• 为SWIRE巡天中探测到的Spitzer红外源提供ELAIS-S1场的深空光学成像，以实现光学识别与光度红移估计。
• 通过结合光学数据与Spitzer及GALEX观测，提升星系数目密度与颜色分布测量的准确性。
• 评估WFI仪器在测光精度、完整度与天体测量校准方面的性能表现。
• 通过构建光学-红外颜色-颜色图，实现多波段源分类，以区分活动星系核（AGNs）、星暴星系与宁静星系。
• 通过将观测到的数目密度与颜色分布与包含ΛCDM及演化情景的理论模型进行比较，研究星系族群的宇宙学演化。

提出的方法

• 利用智利拉西拉天文台欧洲南方天文台2.2 m望远镜上的宽场成像仪（WFI）进行深空B、V、R波段观测。
• 执行数据处理，包括基于GSC 2.2星表的天体测量校准、光照校正及颜色项修正。
• 在科学图像与超平场图像中模拟合成源，以估算测光完整度与流量不确定性随星等的变化。
• 将ESIS的数目密度与颜色分布与文献数据及理论模型（包括非演化、PLE及基于ΛCDM的半分析模型）进行比较。
• 将ESIS源与GALEX紫外数据及Spitzer 24 μm源进行匹配，构建从UV到中红外的颜色-颜色图。
• 分析从X射线到亚毫米波段的选定源的光谱能量分布（SED），以表征多波段下的物理组分。

实验结果

研究问题

• RQ1 ELAIS-S1场的光学数目密度与颜色分布与星系演化理论模型相比如何？
• RQ2 光学-Spitzer颜色-颜色图在可靠区分星暴星系、活动星系核（AGNs）与宁静星系等星系类型方面能达到何种程度？
• RQ3 GALEX紫外探测到的源中，有多少比例在光学与中红外波段有对应体？这对其恒星形成活动有何启示？
• RQ4 WFI数据的测光精度与完整度与模拟结果及以往巡天相比如何？
• RQ5 从ESIS样本中单个源的多波段SED分析中，可获得关于宇宙恒星形成历史与星系演化的哪些新见解？

主要发现

• ESIS数据的天体测量精度优于0.15角秒（相对于GSC 2.2星表的均方根误差）。
• 在星等20、23和24（Vega系统）处，测光流量不确定性分别约为2%、10%和20%。
• 在光学波段，B ≈ 25、V ≈ 25和R ≈ 24.5处达到95%的完整度。
• 星系数目密度与颜色分布与演化及分层ΛCDM模型一致，表明在z > 1时恒星形成活动强于现今。
• 光学-Spitzer颜色-颜色图能有效分离源群体，其中UV–24 μm联合探测的源主要为低至中等红移的恒星形成星系。
• 约80%的GALEX紫外源在ELAIS-S1场中被探测到光学对应体，但仅有少数具有24 μm对应体，表明大多数紫外辐射星系为无遮蔽或尘埃发射微弱。