暗能量巡天中 $z \sim 4$ 处的候选大质量星系

利用恒星星族模型，我们预言暗能量巡天（DES）——由于其面积（5000 平方度）与深度（$i = 24.3$）的特殊组合——将能够探测到 $z \sim 4$ 处大质量（$\gtrsim 10^{11}$ M$_{\odot}$）星系。我们用达到标称深度的首批 $\sim 150$ 平方度 DES 数据来检验那些理论计算。在一个含 $\sim 500$ 万源的天体中，发现 $\sim26000$ 个具有观测帧 $g-r$ 对 $r-i$ 颜色落在 $z \sim 4$ 大质量星系预言范围内的源。我们进一步去除恒星与伪影污染，得到 606 个落入模型选择框的星系。我们通过拟合涵盖广泛恒星形成历史、红化和红移的模型模板，获得它们的光度红移与物理性质。约束模型的关键在于，在光学 DES 波段 $g$、$r$、$i$、$z$ 和 $Y$ 之外，加入来自 Vista Hemisphere Survey 的近红外 $J$、$H$、$K_{s}$ 数据。我们进一步对拟合结果施加若干质量截断，包括拟合优度与单峰红移概率分布。我们最终选出 233 个候选体，其光度红移概率密度函数在 $z\sim4$ 附近峰值，具有高恒星质量（对 Salpeter IMF 有 $\log($M$^{*}$/M$_{\odot})\sim 11.7$）和约 0.1 Gyr 的年龄，即形成红移约 5。这些性质与本地宇宙中最具大质量星系的祖代相符。这是用于光谱后续观测以筛选真正处于高红移星系比例的理想样本。这些初步结果以及我们在巡天完成时推向更高红移的结果，将为星系形成、演化与再电离时期设定前所未有的约束。