銀河の色と測光赤方偏移

銀河の色と測光赤方偏移
すばる中秋の名月の学校 2015.9.28—10.1
銀河天文学
•銀河は宇宙の主要な構成員
•さまざまな種類の銀河が宇宙には存在する
•いつ、どのように形成し進化したのかを知るのが重要
Irr, Im
SDSS skyserver
銀河のさまざまな特徴
Irr, Im
Elliptical
S0
Total Mass
Massive
Color
Red
Star formation Terminated
HI Gas
Deficit
Metal(>O)
Rich
M/Lv
Large
Environment Crowded
Spiral
Small
Sparse
Irregular
Less massive
Blue
Active
Abundant
Poor
?
(Shimasaku08 lecture note)
銀河のさまざまな特徴 2.
A2218
Coma Cluster
• luminosity, star formation
• mass
• shape (morphology), size
Distant
=
Past
Neaby
=
Present
HDF
M31
高密度
低密度
Cluster/Group
Field
現在から過去に渡り、物理量を測定するために、銀河の距離を知りたい
星の色、寿命
•星形成  紫外光が強く（OBA)寿命短い
•寿命の長い星  可視～赤外光が強い
OBA型星は星形成の証
B型12000K
F-G型 6000K
K-M型 4000K
Wikipediaより
Copyright Williams, L. L. R.
http://homepages.spa.umn.edu/~llrw/a4002_s15.html
青い
赤い
Flux density per wavelength (erg/sec/cm2/Å)
銀河は恒星種族の混合  銀河のスペクトル
Irregular (blue)
Spiral
amount of stars
= masss
Elliptical
(red)
4000Åbreak
= stars formed
& star formation is inactive
Spectral Energy
Distribution
= SED
Wavelength (Angstrom)
Photometric Band
B V R I z
optical
J
H K
nearIR
Cosmic Time Scale and Redshift
By NASA/WMAP Science Team
z = (λ obs – λ ) / λ
 λ obs = (1+z) λ
Look back time
Lookback T = 13.7 …12.5 12 11 10 9 8
Redshift z = 1000 … 76 5 4 3 2
1
5
0.5
0 (Gyr=109 yrs)
0
銀河のSpectral Energy Distribution (SED)
Irregular (blue)
z=1.5 (distant)
Spiral
At Z>~1.3
NIR Data is necessary
Elliptical
 SEDs from Distant Objects : Redshifted
(red)
λ obs = (1+z) λ
Photometric waveband
B V R i z
optical
J
H
K
nearIR
マルチバンドサーベイの利点
1. 分光
直接的だが時間がかかる。
明るい天体にしか使えない。
撮像情報を使うことが重要になる
2．遠方銀河（=過去）
SEDの特徴的な波長が赤方偏移する
 広い波長をカバーしたい
→ 深くて広い多色撮像観測が、いろいろな銀河を
包括的に調べるには不可欠
Photometric Redshift = Photo-z
撮像情報から分光しないで赤方偏移を推定する方法
(1) Template SEDs
Spectral
Energy
Distribution
(2) Search for the
best-fit SEDs
4000Å at Z=0
マルチバンドデータ
4000Å at
Z=1.5
best-fit SED &
photo-z
典型的なPhoto-zの概念
Χ2 minimizing (template fitting)
photo-z
Furusawa + 2000, ApJ, 534, 625
accurate best-fit SEDs
1. Template SEDs
galaxy
187 SED types
(Kodama&Arimoto97)
a Wide Range of
observed SEDs
2. Internal Dust
(Calzetti 2000)
E(B-V)=0.0-0.5
(×6)
3. InterGalactic Medium (HI)
(Madau95)
opacity (×3)
IGM
HI
187 ｘ 6 ｘ 3 =
3,366 grids
4. Redshift Grids
z=0-8 Δz = 0.05
（ｘ161）
z>3-4 の時代の銀河
z=0
Irregular (blue)
Spiral
Elliptical
(red)
Photometric Band
4000Åbreak
= stars formed
& star formation is inactive
B V R I z
optical
J
H K
nearIR
z>3-4 の時代の銀河
z=5
ライマンブレーク
↓
LBGｓ
4000A break
赤外線へ赤方偏移
ライマンα
輝線
↓
LAE
IGM
(cosmic HI gas)
Photometric Band
B V R I z
optical
J
H K
nearIR
Galaxies at z～4-7
(12 -13… Gyr ago)
By NASA/WMAP Science Team
Lookback T = 13.7 …12.5 12 11 10 9 8
Redshift z = 1000 … 76 5 4 3 2
1
5
0.5
0 (Gyr=109 yrs)
0
いろいろなツール
•HyperZ
– http://webast.ast.obs-mip.fr/hyperz/
•Le Phare
– http://www.cfht.hawaii.edu/~arnouts/LEPH
ARE/lephare.html
•BPZ (Bayesian Phot-z)
– http://www.stsci.edu/~dcoe/BPZ/
•ANNz (Neural network photo-z)
– http://www.homepages.ucl.ac.uk/~ucapola/a
nnz.html
Subaru Prime-focus Camera
Suprime-Cam
Only the Wide Field Imager on 8m-class Telescope
• 10 CCDs : MIT/LL 
Hamamatsu New CCDs
2k x 4k pixels
• FoV = 34’ x 27’
• pixel scale
= 0."202 /pix
8.2m Subaru Telescope
Photometric Band System in
SDF＆SXDS
•BVRci’z’: covers the entire optical
wavelengths with Suprime-Cam

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