pdf - LSW Heidelberg

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Wissenschaftliche Zielsetzung
Suche nach und Untersuchung von ‘‘Urgalaxien‘‘ (primeval galaxies),
d.h. Galaxien, die ihre ersten Sterne bilden.
Merkmal: Da noch kein Staub gebildet (via recycling),
starke Ly- Emissionslinien
Stand 1997: Keine Objekte mit z > 5 bekannt
MPIA Keyprojekt: Suche nach Ly- Galaxien bei
z = 4.8, 5.7 und 6.6
Entwicklung der Leuchtkraftfunktion?
Dauer von CADIS: ca. 6 Jahre, ~ 450 Nächte, davon 150 brauchbar
Warum z = 4.8, 5.7 und 6.6?
Nachthimmel
Calar Alto
Fenster A: ~ 7000 Å
Ly- @ z ~ 4.8
Fenster A: ~ 8200 Å
Ly- @ z ~ 5.7
Fenster A: ~ 9200 Å
Ly- @ z ~ 6.6
Welche Ly- Galaxien können entdeckt werden?
L(Hα )
−1
Sternentstehungsrate: M = SFR =
M
yr
⊗
34
1 . 12 • 10 W
•
und
L(Ly ) ~ 8.7 • L(H )
L ( Ly α )
−1
M
yr
M = SFR =
⊗
35
10 W
•
ergibt:
Typisches Detektionslimit in einigen Stunden Beobachtungszeit mit
2.2m/3.5m Teleskopen am Calar Alto:
2.5 – 4 • 10-20 Wm-2
SFR > 10 M yr-1
Nur leuchtkräftige Ly- Galaxien können entdeckt werden
Auch nur diese sind zur Nachfolgespektroskopie mit
Großteleskopen erreichbar
Charakt. Merkmale der Ly- Galaxien
1. Starke, oft asymmetrische Ly- Linie
2. Flaches Spektrum zwischen Ly- (1215 Å) und dem Balmer-Limit
(3646 Å)
von heißen, massereichen Sternen
3. Lyman-Limit (912 Å)
4. Kontinuumskante bei Ly- : auf der blauen Seite weniger
Kontinuum als auf der roten Seite
Absorption durch Wolken
entlang der Sichtlinie
Eigenschaften werden benutzt um Beobachtungsstrategie
(Filterwahl) zu optimieren
NICHT zu verwechseln mit den Lyman-break Galaxien (Steidel), diese
haben Ly- in Absorption; Entwicklungsstadium der Ly- Galaxien
Filterauswahl
16 Filter: 4 Breitband (BRJK‘) + 12 Mittelbreite Filter (4000-10000Å)
dazu Fabry-Perot Aufnahmen mit abstimmbaren Filtern in
den Fenstern A-C (je 120-150Å), 8-9 Filter mit ~ 15 Å Breite
Die meisten mittelbreiten Filter dienen als ‘‘Vetofilter‘‘, d.h. falls in
einem der Fenster A-C Fluss (Linie) entdeckt wird, darf kein Fluss in
einem der Vetofilter entdeckt werden.
Sonst: Objekt mit 2 Linien
niedrigeres z!
CADIS-Felder
Insgesamt 6 Felder mit ca. 100‘2
0.17 Quadratgrad (um
statistisch sinnvolle Anzahl Ly- Galaxien entdecken zu können)
Vorselektion: | b | > 40o, möglichst geringe Extinktion, keine Sterne
mR > 15mag, keine Galaxienhaufen im Feld
Grenztiefe: mR ~ 23.5 mag
Selektion der Ly- Galaxien
Zahlen im Moment nur für Fenster A und B (7000 bzw. 8200 Å) in 4
Feldern anhand Ausschlussverfahren.
Start: 446 Emissionslinienobjekte
1) Kein Fluss unterhalb des Ly-Limits; z = 4.7
Ly-Limit = 5200
Å
kein Fluss im B-Filter ( cent = 4610 Å, FWHM = 1130 Å)
B Dropout
85 Objekte
2) Check auf Kontamination von nahen, hellen Objekten (Fluss fällt
auf Kandidaten
25 Objekte
3) Emissionslinien in Veto-Filter
20 Objekte
4) Unterscheidung [O II] (3727 Å)
Ly- Galaxien schwierig,
einzige Möglichkeit: Kontinuumskante, d.h. wenig Fluss im RFilter
Ly- Galaxien Kandidat, sonst [O II] Galaxienkandidat
Ly- (z = 4.7)
6935 Å ; R-Filter:
cent
= 6490 Å, FWHM = 1720 Å
16 (2.8%) Lyman- Galaxienkandidaten verbleiben,
davon 5 bei z ~ 4.8 und 11 bei z ~ 5.7
Erwartete Kontamination: ca. 50%, z.B. durch variable Objekte,
Supernovae etc., Daten in verschiedenen Filtern wurden nicht
gleichzeitig aufgenommen
Für das Hauptprojekt von CADIS wurden ~450 Nächte benötigt
um ca. 10-15 gute Kandidaten herauszupicken (nach Auswertung aller
Felder)
Trotzdem ist Nachfolgespektroskopie mit VLT nötig!
Weitere Projekte (meist über photometrische Rotverschiebungen):
- Entwicklung der Leuchtkraftfunktion von Galaxientypen bis z = 1.2
- Sternentstehungsraten bis z = 1.2 aus Emissionslinien
- Entwicklung der Leuchtkraftfunktion von Quasaren bei z > 2.5
H in Fenster B
z = 0.25
[O III] in Fenster B
z = 0.638
[O II] in Fenster B
z = 1.192
VLT: Ly- Galaxie bei z = 4.8?
VLT: Ly- Galaxie bei z = 5.7?
Entwicklung der Leuchtkraftfunktion
Vergleich mit Leuchtkraftfunktion bei z = 3.5 (5 Kandidaten bei z =
4.8, 11 bei z = 5.7): Beobachtete Daten liegen unterhalb der erwarteten
Leuchtkraftfunktion (Annahme: keine Entwicklung)
Phase der ersten Sternentwicklung erreicht Maximum bei 3 < z > 6 !!
Referenzen:
Sternentstehungsrate: R. C. Kennicutt, Jr., 1983, Astrophysical Journal,
Vol. 272, S. 54
H , [O II], [O III]-Galaxien: H. Hippelein, Astronomy & Astrophysics,
2003, Vol. 402, S. 65
VLT-Spektren Ly- Galaxien z = 4.8 & 5.7: C. Maier, Astronomy &
Astrophysics, 2003, Vol. 402, S. 79
Homepage Calar Alto: www.caha.es
Homepage CADIS: www.mpia.de/GALAXIES/CADIS/welcome.html
(enthält leider nicht sehr viele Informationen, i.a. wenig Illustrationen)