[论文解读] Very Red and Extremely Red Galaxies in the Fields of z ~ 1.5 Radio-Loud Quasars

Patrick B. Hall, Marcin Sawicki+8 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 23

一句话总结

本研究利用多波段数据调查了红移 z ~ 1.5 的射电噪quasars的环境，发现quasars红移处存在显著的极红和极端红 galaxies（EROs）过密现象。研究发现，尽管 R-K > 6 的 EROs 在该区域的出现频率是普通场区的 2.7 倍，但大多数并非与 quasars 物理关联；相反，其中许多需要较大的尘埃消光（E(B-V) ≈ 0.6），很可能是高红移的尘埃遮蔽星暴星系，表明这类星系在光学巡天中被严重低估。

ABSTRACT

We previously identified an excess of mostly red galaxies around 31 RLQs at z=1-2. These fields have an ERO (extremely red object, R-K>6) density 2.7 times higher than the field. Assuming the EROs are passively evolved galaxies at the quasar redshifts, they have characteristic luminosities of only ~L^*. We also present new observations of four z~1.54 RLQ fields: (1) Wide-field J & Ks data confirm an Abell richness ~2 excess within 140" of Q0835+580 but an excess only within 50" of Q1126+101. (2) In 3 fields we present deep narrow-band redshifted H-alpha observations. We detect five candidate galaxies at the quasar redshifts, a surface density 2.5x higher than the field. (3) SCUBA sub-mm observations of 3 fields detect 2 quasars and 2 galaxies with SEDs best fit as highly reddened galaxies at the quasar z. (4) H-band adaptive optics (AO) imaging is used to estimate redshifts for 2 red, bulge-dominated galaxies using the Kormendy relation. Both have structural redshifts foreground to the quasar, but these are not confirmed by photometric redshifts, possibly because their optical photometry is corrupted by scattered light from the AO guidestar. (5) We use quantitative SED fits to constrain the photometric redshifts z_ph for some galaxies. Most galaxies near Q0835+580 are consistent with being at its redshift, including a candidate very old passively evolving galaxy. Many very & extremely red objects have z_ph z_q, and dust reddening is required to fit most of them, including many objects whose fits also require relatively old stellar populations. Large reddenings of E(B-V)~0.6 are required to fit four J-K selected EROs, though all but one of them have best-fit z_ph>z_q. These objects may represent a population of dusty high-z galaxies underrepresented in optically selected samples. (Abridged)

研究动机与目标

• 调查 z ~ 1.5 射电噪 quasars 场区中极红和极端红星系（EROs）的本质及其红移分布。
• 确定观测到的红星系过量是否与 quasars 物理关联，还是由于偶然对齐或前景/背景星系群所致。
• 利用多波段测光和 SED 拟合，评估尘埃和恒星形成对这些红星系光谱能量分布（SEDs）的影响。
• 通过结构和测光红移检验射电噪 quasars 在 z > 1 时是否存在于星系过密区的假设。

提出的方法

• 获取大视场 J 和 Ks 波段图像，以绘制星系过密图并估算 quasars 场区的 Abell 富集度。
• 进行深度窄带 Hα 观测，以探测 quasars 红移处的 Lyα 发射星系，并与随机场巡天比较表面密度。
• 利用 SCUBA 亚毫米波观测探测 quasars 红移处高度消光星系的尘埃辐射。
• 使用 H 波段自适应光学成像，通过 Kormendy 关系估算以球状结构为主星系的结构红移。
• 应用定量 SED 拟合，以约束测光红移（z_ph）和恒星种群参数，包括尘埃消光（E(B-V)）和恒星形成历史。
• 将测光红移与结构红移进行比较，并评估自适应光学数据中散射光对测光污染的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 z ~ 1.5 射电噪 quasars 场区中观测到的极红和极端红星系（EROs）是否与 quasars 物理关联，还是偶然投影？
• RQ2 在这些场区中，尘埃在塑造 EROs 的 SED 中起什么作用？它如何影响测光红移和推断的恒星种群？
• RQ3 quasars 周围观测到的红星系过密现象是否表明存在大质量、演化成熟的星系系统，或正在进行的、具有显著尘埃遮蔽的恒星形成？
• RQ4 形态学指标（如不规则或盘状结构）与高红移红星系的 SED 推导恒星形成历史之间是否存在相关性？
• RQ5 通过 Kormendy 关系导出的结构红移与测光红移相比如何？差异意味着什么，尤其是在自适应光学观测场中测光定标的问题？

主要发现

• quasars 场区中极红对象（EROs，R-K > 6）的表面密度比普通场区高出 2.7 倍，表明存在显著的过密现象。
• 大多数 R-K > 6 的 EROs 并未与 quasars 物理关联；在四个场区中仅有一个场区显示 J-K > 2.5 EROs 显著过量。
• 在 Q 1126+101 场区中，四个 J-K 选中的 EROs 需要较大的尘埃消光（E(B-V) ≈ 0.6 ± 0.3），且最佳拟合测光红移 z_ph > z_q，表明它们是高红移、尘埃遮蔽的星暴星系。
• 定量 SED 拟合显示，约一半的极红或极端红星系同时具有显著的尘埃消光和相对古老的恒星种群，表明其恒星形成历史复杂。
• 在 Q 0835+580 周围紧凑星系群中，十八个星系中有十三个的测光红移在 >90% 置信水平下与 quasars 红移（z_q ≈ 1.54）一致，支持其物理关联性。
• 自适应光学成像显示，两个以球状结构为主的星系的结构红移与 z ≲ 0.2 的早期型星系或 z ≲ 1.35 的星系一致，但其测光红移不一致，可能由于散射光污染所致。