[论文解读] VLT Spectroscopy of the z=4.11 Radio Galaxy TN J1338-1942

C. De Breuck, van Breugel+5 more|Americanae (AECID Library)|Sep 10, 1999

Adaptive optics and wavefront sensing被引用 4

一句话总结

本研究利用VLT FORS1对红移z=4.11的高红移射电星系TN J1338-1942进行光谱观测，测得Ly-α不连续性（D_A）为0.37±0.1，显著低于典型类星体的值。结果表明，光学选类星体样本可能存在偏向更高D_A的偏差，暗示在宇宙学巡天中可能低估了空间密度并高估了平均HI柱密度。

ABSTRACT

We present optical, infrared and radio data of the z=4.11 radio galaxy TN J1338-1942, including an intermediate resolution spectrum obtained with FORS1on the VLT Antu telescope. TN J1338-1942 was the first z>4 radio galaxy to be discovered in the southern hemisphere and is one of the most luminous Ly-alpha objects in its class. The Ly-alpha and rest-frame optical emission appear co-spatial with the brightest radio hotspot of this very asymmetric radio source, suggesting extremely strong interaction with dense ambient clouds. The VLT observations are sufficiently sensitive to detect the continuum flux both blue-ward and red-ward of the Ly-alpha emission, allowing us to measure the Ly-alpha forest continuum break (Ly-alpha 'discontinuity', D_A) and the Lyman limit. We measure a D_A=0.37+-0.1, which is ~0.2 lower than the values found for quasars at this redshift. We interpret this difference as possibly due to a bias towards large D_A introduced in high--redshift quasar samples that are selected on the basis of specific optical colors. If such a bias would exist in optically selected quasars, - and even in samples of Lyman break galaxies -, then the space density of both classes of object will be underestimated. Furthermore, the average HI column density along cosmological lines of sight as determined using quasar absorption lines would be overestimated. Because of their radio-based selection, we argue that z>4 radio galaxies are excellent objects for investigating D_A statistics. [abridged]

研究动机与目标

• 测量高红移射电星系中的Ly-α不连续性（D_A），以评估其对类星体样本选择效应的影响。
• 调查光学选类星体样本是否因基于颜色的选择标准而偏向更高的D_A值。
• 评估类星体吸收线统计在估计宇宙线视线上平均HI柱密度时的可靠性。
• 利用射电选的z>4射电星系作为无偏探针来研究D_A统计，因其与光学选样本相比具有不同的选择函数。
• 确定Ly-α与红移区光学发射线在空间上是否与射电热点共位，以推断其与致密周围云团的相互作用。

提出的方法

• 利用VLT Antu望远镜上的FORS1仪器获取中等分辨率的光学与红外光谱。
• 测量Ly-α发射线蓝端与红端的连续谱流量，以推导Ly-α不连续性（D_A）。
• 从观测的谱谱能量分布计算Lyman蓝限，以确认Lyman跳变的存在。
• 将测得的D_A值与高红移类星体及Lyman跳变星系的值进行比较，以检测潜在的选择偏差。
• 分析Ly-α与光学发射线在空间上与最亮射电热点的共位关系，以推断与致密周围介质的相互作用。
• 利用基于射电的z>4射电星系选样作为光学颜色选样的对照，主张其能提供更具代表性的D_A统计。

实验结果

研究问题

• RQ1 高红移射电星系TN J1338-1942中的Ly-α不连续性（D_A）是多少？其与高红移类星体中测得的值相比如何？
• RQ2 类星体的光学颜色选择是否引入了偏向更高D_A值的偏差，从而导致空间密度估计中的系统性误差？
• RQ3 由于类星体样本中的选择效应，沿宇宙线视线上平均HI柱密度在多大程度上被高估？
• RQ4 Ly-α与红移区光学发射线的空间分布如何与TN J1338-1942的射电结构相关联？
• RQ5 射电选的z>4射电星系能否作为高红移宇宙学中D_A统计的无偏探针？

主要发现

• 在TN J1338-1942中测得的Ly-α不连续性（D_A）为0.37±0.1，显著低于高红移类星体中观测到的典型值。
• 较低的D_A值表明，光学选类星体样本可能因颜色选择标准而偏向更高的D_A值。
• 该偏差意味着光学巡天中类星体和Lyman跳变星系的真实空间密度可能被低估。
• 若未考虑选择效应，从类星体吸收线推断的平均HI柱密度可能被系统性高估。
• Ly-α与红移区光学发射线在空间上与最亮射电热点共位，表明其与致密周围云团存在强烈相互作用。
• 由于与光学选样本相比具有不同的选择函数，像TN J1338-1942这样的射电选z>4射电星系是无偏D_A统计的理想候选者。