[论文解读] The VIMOS VLT Deep Survey: the redshift distribution N(z) of magnitude-limited samples down to iAB=24.75 and KsAB=22

O. Le Fèvre, P. Cassata+21 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 7被引用 6

一句话总结

本文基于VIMOS VLT深空巡天（VVDS）的光谱红移数据，给出了iAB = 24.75和KsAB = 22的星等限幅星系样本的红移分布N(z)，覆盖0 ≤ z ≤ 5。结果表明，星等选星系样本比颜色-颜色选星系样本多识别出1.5–3倍的高红移星系（z > 2），且半分析模型在Millennium暗物质模拟上的预测结果低估了z > 2时明亮星系的形成星系数量，高估了z < 1时暗淡星系的数量。

ABSTRACT

We measure and analyse the redshift distribution N(z) of magnitude-selected samples using spectroscopic redshift measurement from the magnitude-selected VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) with 172. Down to iAB&lt;24.75 the sample has a mean redshift z=1.15 and 17.1% of the galaxies are beyond z=2. The projected sky density is 2.07+/-0.12 gal/arcmin2 at 1.42 than in colour-colour selected samples, and we use the magnitude-selected VVDS to emphasize the large uncertainties associated to other surveys using colour or colour-colour selected samples. Our results further demonstrate that semi-analytical models on dark matter simulations have yet to find the right balance of physical processes and time-scales to properly reproduce a fundamental galaxy population property like the observed N(z).

研究动机与目标

• 测量星等限幅样本中星系的红移分布N(z)，下限为iAB = 24.75和KsAB = 22，延伸至z ≈ 5。
• 比较星等选星系样本与颜色-颜色选星系样本在识别高红移星系方面的完整性和可靠性。
• 评估半分析模型在Millennium暗物质模拟上的表现，并与观测到的N(z)分布进行对比。
• 为弱引力透镜和宇宙学研究提供稳健的、参数化的N(z)拟合结果。
• 量化深空巡天中投影星系数密度在不同红红移区间内的宇宙方差和泊松噪声。

提出的方法

• 本研究使用VVDS 0226-04场的最终数据发布，包含10,765个仅依据iAB星等（17 ≤ iAB ≤ 24.75）选择的光谱红移星系。
• 计算了i波段、J波段、H波段和Ks波段星等限幅样本的红移分布N(z)，并为整体星系群体提供了参数化拟合。
• 在红移区间内推导了每平方弧分的投影星系数密度，误差同时考虑了泊松噪声和宇宙方差。
• 将观测到的N(z)与其它深空巡天的结果以及基于Millennium模拟的半分析模型预测结果进行比较。
• 测试了颜色-颜色选择方法（如BzK、LBG）在1.4 ≤ z ≤ 4.5红移区间内选择星系的效率和污染水平。
• 对观测到的N(z)与模型预测结果进行统计比较，以评估低红移（z < 1）和高红移（z > 2）星系数量上的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z > 2时，星等限幅星系样本的红移分布N(z)与颜色-颜色选星系样本相比如何？
• RQ2 对于iAB ≤ 24.75和KsAB ≤ 22，在关键红移区间（1.4 ≤ z ≤ 2.5，2.7 ≤ z ≤ 3.4，3.4 ≤ z ≤ 4.5）内的星系真实数密度是多少？
• RQ3 颜色-颜色选星系样本在非目标红移上受到多少污染？
• RQ4 Millennium模拟上的半分析模型能否准确再现0 ≤ z ≤ 5范围内明亮星系和暗淡星系的观测N(z)？
• RQ5 宇宙方差和泊松噪声对深空巡天中投影星系数密度可靠性的影响如何？

主要发现

• iAB ≤ 24.75样本的平均红移为z̄ = 1.15，其中17.1%的星系位于z > 2。
• 在1.4 ≤ z ≤ 2.5且KsAB ≤ 22.5的区间内，投影星系密度为2.07 ± 0.12个每平方弧分。
• 在2.7 ≤ z ≤ 3.4区间内，投影星系密度为1.72 ± 0.15个每平方弧分；在3.4 ≤ z ≤ 4.5区间内，为0.59 ± 0.09个每平方弧分，所有样本均比iAB = 24.75更亮。
• 星等选样本在z ∼ 3时识别出的星系数量是LBG或BzK颜色-颜色选样本的1.5至3倍，原因在于不同滤波器对莱曼蓝移的敏感度不同。
• 颜色-颜色选择方法（如BzK、LBG）在目标红移区间内会遗漏最多20–30%的星系，并将非目标红移的星系引入样本造成污染。
• Millennium模拟上的半分析模型对z > 2时明亮星形成星系的数量预测低了约4倍，对z < 1时暗淡星系的预测高估了约40%。