MOIRCS for LBGs at z=5 and beyond

MOIRCS for LBGs
at z=5 and Beyond
in GOODS-N
Ikuru Iwata (Kyoto Univ.)
GOODS-Nを観測しましょう。
観測させてください。
Lyman Break Galaxies
•
多色測光でLyman breakを検出: 基本的には
3バンドの撮像
•
効率よく高赤方偏移銀河をサンプル
•
“The Best Tracer of High-z Star Formation”
Lyman Break Galaxies
•
平坦なUV スペクトルの銀河を選択的に抽出
•
Dusty Starburst, Passively Evolving Galaxiesは
とりこぼす
LBGs at z=5
Target Fields
•
HDF-N / GOODS-N
º Chandra 2Ms Deep Field
º HST(WFPC2, ACS), Spitzer etc.
•
J0053+1234
º One of Caltech Faint Galaxy Redshift Survey Fields
•
豊富な中間赤方偏移銀河のカタログ:
色選択基準の設定に有用
HDF-N/WFPC2
GOODS-N
Subaru/
Suprime-Cam
V=28.2
I=26.9
~500’ effective area z’=26.6
(AB, 5sig, 1.2”)
V-Ic, Ic-z’ Colors
Selected LBG Candidates:
IAB<25.0: 128
IAB<26.5: 668
2
in ~500 arcmin
z<4.5 Spec-z Galaxies
Rest-UV 光度関数
•
明るい部分は
z=3からz=5まで
Nagamine et al.
U-band E(B-V)=0.2
This Work
Ouchi et al. Viz
小さな変化
•
暗い部分: z=5で
減少傾向
•
SDF(Ouchi et al.)
と不整合: 原因?
Cosmic Star Formation History
Somerville et al. 2001
This Work
Nagamine et al. 2004
可視分光フォロウアップ
• Subaru/FOCAS
• 7個のLBGs
MOS 2003/02
+ 1個のAGN at 4.5 < z < 5.2
• LBGsは全てLyαが吸収線もしくは弱い輝線
Composite UV Spectra
• Lyα輝線は弱い
• Interstellar 吸収線は
強い
• z~3の平均とは異なる
z=3
z=5
Next Obs. Apr 2004
Ando et al. submitted to ApJ
クラスタリング
25
This Figure Made by Rottgering et al. 2003 (New AR 47, 309)
Clusters
(ΩM=0.3, ΩΛ=0.7)
Dark matter
Galaxy conservation
Kauffmann et al. (1999b)
Matarrese et al. (1997)
Stable clustering (ε=0)
Linear clustering (ε=1)
Correlation length r0(z) (h-1 Mpc)
20
Radio galaxies: S > 200 mJy
15
1014M
EROs (L >~L*)
10
1013M
Red FIRES galaxies
early types
This Work
1012M
QSOs
5
Ouchi et al.
L ~ 0.5 L* early+late type
0
0
1
2
3
Redshift (z)
4
5
LBGs at z~5: これまでのまとめ
•
光度関数は、明るい部分はz<4 からの変化は
少ない
•
分光、クラスタリング: z~5では激しい星形成
を経たLBGsが卓越している?
•
Massive DM Haloに付随した銀河が先に進化?
•
一部は(merger-induced?)burstを繰り返しつつ
z<4のLBGsに、一部は”Red Galaxies”やEROsに
Near-IR Imaging
for LBGs at z=5
何が分かるか?
LBGs at z=5: 知りたいこと
1. Star Formation History:
º いつ形成を開始したか？
º Continuous SF? Burst? Recurrent? Passive?
2. Stellar Mass:
º Smaller than Galaxies at z ≤ 4?
星質量の増加
•
SED fittingで年齢、星形成量を推定
•
z~3での星質量密度は
現在の宇宙の約1/10
HDF-N: Dickinson et al. 2003
星質量の増加
1027
z~3
ρν [erg s1 Hz 1 Mpc 3]
z~4
Stellar Mass Build-up
already begun at z > 4
1026
integrated down to m*+1 mag
700
1000
2000
3000
Rest Wavelength [Å]
6000
GOODS-S: Papovich et al.2004
z~5での銀河あたりの星質量、
宇宙の星質量密度は？
•
z=5: 2.2micron = rest 3700A
•
M/L不定性大: 星質量の推定は困難
•
K-band 測光で個々の銀河の星形成史が
推定可能
•
z~5では銀河の年齢は1Gyr以下
Const. SFR
J
Ic
z'
H
K
1Gyr
400Myr
J
H
1Gyr
K
400Myr
Const. SFR
Ic
z'
Passive
J
H
400Myr
1Gyr
K
1Gyr
400Myr
Const. SFR
Ic
z'
I-K colorと星形成史の関係
Spitzer ST との連携
•
IRAC(3.6-8.0microns):
Rest-frame Opt. to NIR
•
SED fitting: age, SFR, Stellar Mass
•
Deep K-band Image: SFH, Dust Extinction
Spitzer will detect LBGs at z~5
E(B-V)=0.4
Instantaneous Burst at z=7
E(B-V)=0.2
E(B-V)=0
SWIRE
E(B-V)=0.4
E(B-V)=0.2
I(AB)=24.5
IRAC 5ks
GOODS 25h
Continuous SF from z=17
E(B-V)=0
limits: 5sigma, Point Source
Const. SFR
1Gyr
J
H
400Myr
K
200Myr
100Myr
50Myr
IRAC 1 IRAC 2
Ic
z'
IRAC 3
IRAC 4
年齢の推定
Const. SFR
50Myr
200 500Myr
1Gyr
E(B-V)=0.0
E(B-V)=0.2
E(B-V)=0.4
年齢の推定
Const. SFR
1Gyr
50Myr
500Myr
100
50Myr
E(B-V)=0.0
50Myr
200
1Gyr
E(B-V)=0.2
E(B-V)=0.4
1Gyr
Stellar Mass
Const. SFR
GOODS
E(B-V)=0.2
E(B-V)=0.4
1Gyr
500Myr
200
100
50Myr
E(B-V)=0.0
Good of GOODS
•
multi-band deep images (X-ray to radio)
•
高空間分解能のOptical Image
•
Deep NIR imaging:
º 個別銀河のSF History
º Morphologyと絡めた議論
•
Ultra-Deep MIR Imaging (Spitzer)
GOODS HST/ACS images of LBGs at z~5
B435
V606
i775
z814
z=4.69
Compact Core + sub-components: Mergers?
HST/ACS and Johnson Filters
V606
i775
V
Ic
z'
z850
HST/ACS Filters
E(B-V)=0.4
E(B-V)=0
z=4.5
E(B-V)=0
z=4.5
E(B-V)=0.4
Johnson Filters
HST/ACS Filters
E(B-V)=0.4
E(B-V)=0
z=4.5
E(B-V)=0.4
E(B-V)=0
z=4.5
Johnson Filters
Bad of GOODS
•
USA
•
KPNO 4m / FLAMINGOS
Search for LBGs at z>6
期待される検出数
z~6 LBGs: 二色図(HST/ACS)
E(B-V)=0.4
z=6
E(B-V)=0
z~6 LBGs: 二色図(Johnson)
E(B-V)=0.4
E(B-V)=0
z=6
z~7 LBGs: 二色図
E(B-V)=0.4
E(B-V)=0
z=7
z~10 LBGs: 二色図
E(B-V)=0.4
E(B-V)=0
z=9.5
検出数の見積り
•
I-dropout: 5.5 < z < 6.5
•
z-dropout: 6.5 < z < 7.5
•
検出効率: AB等級に対してz~5と同程度と仮定
•
光度関数: z~5から進化なしの場合
•
Limiting mag. 26AB mag.
Case for No Evolution from z~5
z~6
(i-drop)
z~5 (V-drop)
z~7 (z-drop)
z~10 (J-drop)
LBGs at z>6: 期待される検出数
•
z~6 (I-dropout):
º J<25: 1.6/MOIRCS FoV
º J<26: 7.2/MOIRCS FoV
•
z~7(z-dropout):
º J<25: 0.8/MOIRCS FoV
º J<26: 4.4/MOIRCS FoV
•
z~10(J-dropout):
º H<26: 1.1/MOIRCS FoV (note: J<28)
Summary
•
z>5ではNIRもrest-UV: Spaceとの連携が必須
•
NIR imagingはSF Historyについての貴重な情
報を提供しうる
•
z>6 LBGsの探査を世界に先駆け実施可能
•
Various Studies: “Red Galaxies”, EROs,
AGNs, Sub-mm Galaxies ... Deep NIR Data is
the key.

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