[论文解读] The ESO-Spitzer Imaging extragalactic Survey (ESIS) II: VIMOS I,z wide field imaging of ELAIS-S1 and selection of distant massive galaxies

S. Berta, Stefano Rubele+14 more|ArXiv.org|Jul 1, 2008

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 59被引用 10

一句话总结

本文利用甚大望远镜上的VIMOS对ELAIS-S1场进行了深部I和z波段大范围巡天，通过红外峰值技术识别出973个红移z=2–3的高红移大质量星系。该巡天在I=23.1 mag（Vega）和z=22.5 mag（Vega）处达到90%的完整度，为在z>2时选择稀有大质量星系提供了关键的光学约束，显著推进了对早期宇宙中星体质量函数高质质量端的研究。

ABSTRACT

(abridged) The ESIS survey is the optical follow up of the SWIRE/Spitzer in the ELAIS-S1 region of the sky. In the era of observational cosmology, the main efforts are focused on the study of galaxy evolution and its environmental dependence. Wide area, multiwavelength, extragalactic surveys are needed in order to probe sufficiently large volumes, minimize cosmic variance and find significant numbers of rare objects. We present VIMOS I and z band imaging belonging to the ESIS survey. A total of ~4 deg2 were targeted in I and ~1 deg2 in z. More than 300000 galaxies have been detected in the I band and ~50000 in the z band. Object coordinates are defined within an uncertainty of ~0.2 arcsec r.m.s., with respect to GSC 2.2. We reach a 90% average completeness at 23.1 and 22.5 mag (Vega) in the I and z bands, respectively. On the basis of IRAC colors, we identified galaxies having the 1.6 um stellar peak shifted to z=1-3. The new I, z band data provide reliable constraints to avoid low-redshift interlopers and reinforce this selection. Roughly 1000 galaxies between z=2-3 were identified over the ESIS ~4 deg2, at the SWIRE 5.8 um depth (25.8 uJy at 3sigma). These are the best galaxy candidates to dominate the massive tail (M>1e11 Msun) of the z>2 mass function.

研究动机与目标

• 为了实现大范围、多波段巡天，最小化宇宙方差，并探测稀有的、大质量的高红移星系。
• 通过利用大范围的光学和红外数据，克服铅笔束巡天的局限性，探测大体积空间。
• 通过深度I和z波段成像，提高光谱红移测量的准确性，并减少低红移混淆星系的污染。
• 利用1.6 μm星星谱峰红移到IRAC波段（3.6–8.0 μm）的特征，识别并表征红移z > 2时质量M > 10^11 M⊙的大质量星系。
• 通过一个稳健、大范围的河外星系巡天，支持对早期宇宙中星系质量聚集及其环境依赖性的研究。

提出的方法

• 在I波段覆盖约4 deg²，z波段覆盖约1 deg²，I波段和z波段的曝光时间分别为1800秒和3600秒。
• 通过先进的拼接与干涉条纹消除技术处理复杂的观测模式，生成九幅I波段拼接图和一幅z波段拼接图。
• 通过模拟巡天深度和观测条件的真实情景，估算测光误差和完整度水平。
• 应用红外峰值技术识别那些1.6 μm星星谱峰红移到IRAC波段（3.6–8.0 μm）的星系，表明其红移z ≈ 1–3。
• 利用I波段数据施加(I−3.6)AB > 2的颜色裁剪，以排除低红移（z < 0.6）的混淆星系。
• 在约1 deg²的z波段区域应用BzK选星法，以交叉验证红外峰值选星法，并确认高红移星暴星系群体的存在。

实验结果

研究问题

• RQ1 在大范围河外星系巡天中，质量M > 10^11 M⊙的星系在z=2–3时的数密度和空间分布如何？
• RQ2 I和z波段成像的组合在减少高红移星系选星中的低红移混淆星系污染方面有多高效？
• RQ3 在ELAIS-S1场中，红外峰值法与BzK选星法在识别高红移星暴星系方面的一致性如何？
• RQ4 VIMOS I和z波段数据在ELAIS-S1区域的完整度和测光准确性如何？
• RQ5 ESIS巡天对约束z>2时星体质量函数高质质量端的贡献是什么？

主要发现

• 在I波段检测到超过300,000个星系，在z波段检测到约50,000个星系，相对于GSC 2.2星表的天体测量精度约为0.2角秒r.m.s.。
• 该巡天在I波段和z波段分别在I=23.1 mag和z=22.5 mag（Vega星等）处达到90%的平均完整度。
• 共识别出973个星系，其1.6 μm星星谱峰红移到5.8 μm波段，红移z=2–3，对应质量M > 10^11 M⊙。
• I波段的(I−3.6)AB > 2颜色裁剪有效去除了低红移混淆星系（z < 0.6），提升了选星的可靠性。
• 在SWIRE-ESIS深度下，于中心1 deg²区域未检测到任何被动型红外峰值星系，表明z>2时最质量星系主要为星暴星系。
• ESIS巡天提供了一个稳健、大范围的数据集，使研究z>2时星体质量函数的高质质量端成为可能，这是理解早期星系形成的关键目标。