星系静止帧紫外光度函数在最初二十亿年间的演化
摘要
我们给出了红移 z=4-8 处静止帧紫外 (UV) 光度函数的稳健测量与分析。我们利用了 CANDELS/GOODS 天区、哈勃超深场 (Hubble Ultra Deep Field) 以及哈勃前沿场 (Hubble Frontier Field) 第一年深度并行观测的深度哈勃太空望远镜成像数据。这些巡天在该时期提供了 0.6-1.2 x 10^6 Mpc^3 的有效体积，使我们能够对暗弱 (M_UV=-18) 和明亮 (M_UV < -21) 的星系进行稳健搜索。我们使用经过充分测试的光度红移技术筛选候选星系，并仔细剔除污染源，最终获得了 7446 个位于 3.5<z<8.5 的星系样本，其中 z~6-8 的星系超过 1000 个。我们采用马尔可夫链蒙特卡洛 (Markov Chain Monte Carlo) 分析来测量光度函数，以获得稳健的不确定度。在暗端，我们的结果与先前的研究一致；然而，我们发现 z>6 时紫外明亮星系的丰度更高，且在 z>5 时 M* ~ -21，这与基于较低红移处趋势所推断的结果不同。在 z=8 时，单一幂律分布能同样很好地拟合紫外光度函数，而在 z=6 和 7 时，亮端的指数截断被适度优选。我们将结果与半解析模型进行了比较，发现 M* 缺乏演化这一现象与如下模型一致：即尘埃消光对光度函数亮端的影响随红移增加而减小。我们测量了宇宙恒星形成率密度的演化，并修正了尘埃消光，发现其在 z>4 时按 (1+z)^(-4.3 +/- 0.5) 下降，这与 z>9 处的观测结果一致。我们的观测结果支持这样一种再电离历史：始于 z>10，完成于 z>6，并在 6.7<z<9.4 之间达到中点 (x_HII = 0.5)。最后，我们的观测预测明亮的 z=9 星系的丰度可能高于先前的限制，但与近期对明亮 z~10 星系的估计一致。[摘要已节选]
引用
@article{arxiv.1410.5439,
title = {The Evolution of the Galaxy Rest-Frame Ultraviolet Luminosity Function Over the First Two Billion Years},
author = {Steven L. Finkelstein and Russell E. Ryan and Casey Papovich and Mark Dickinson and Mimi Song and Rachel Somerville and Henry C. Ferguson and Brett Salmon and Mauro Giavalisco and Anton M. Koekemoer and Matthew L. N. Ashby and Peter Behroozi and Marco Castellano and James S. Dunlop and Sandy M. Faber and Giovanni G. Fazio and Adriano Fontana and Norman A. Grogin and Nimish Hathi and Jason Jaacks and Dale D. Kocevski and Rachael Livermore and Ross J. McLure and Emiliano Merlin and Bahram Mobasher and Jeffrey A. Newman and Marc Rafelski and Vithal Tilvi and S. P. Willner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.5439},
year = {2015}
}
备注
Re-submitted to the Astrophysical Journal after first referee's report. 34 pages, 21 figures, 7 tables. The source file includes a machine readable table of our full galaxy sample