Berechnung der Überdichte von Lyman-Alpha-Emittern

Nehmen wir an, ich habe Beobachtungen von N Galaxien in einem projizierten Gebiet A , innerhalb eines Rotverschiebungsbereichs Δ z = z M A X − z M ich N . Wie berechnet man ihre Anzahlvolumendichte richtig? Ich denke, das Volumen muss multipliziert abgeleitet werden A durch die differentielle Helligkeitsentfernung D L berechnet bei z M A X Und z M ich N , dh, D L ( z M A X ) − D L ( z M ich N ) , aber ich bin mir nicht sicher. Außerdem, was ist der angemessenere Weg, um die "Erheblichkeit" einer Überdichte zu bewerten. Angenommen, die beobachteten Galaxien sind Lyman- a -Emitter, gibt es eine Berechnung der "Standard"-Anzahldichte von Lyman- a Emitter, zu vergleichen?

Antworten (1)

Helligkeitsfunktion

Dein Ansatz ist im Prinzip richtig, würde aber die Zahlendichte geben N von Lymann a Emitter (LAEs) in einem "Leuchtkraftvolumen". Normalerweise wird das mitbewegte Volumen verwendet, da Sie dann Dichten bei verschiedenen Rotverschiebungen leichter vergleichen können z . Wenn N wechselt mit z , dann wissen Sie, dass dies nicht nur an der Expansion des Universums liegt, sondern an einem astrophysikalischen Prozess.

Außerdem seit N ist eine starke Funktion der Galaxienhelligkeit L , würden Sie diese Berechnung in Bins of Luminosity durchführen. Sie erhalten dann die sogenannte Leuchtkraftfunktion (LF), N ( L , z ) . LFs werden oft mit der vollständig phänomenologischen Schechter-Funktion ausgestattet , obwohl es Hinweise darauf gibt, dass das helle Ende des LF weniger steil ist, als diese Form vermuten lässt.

Filterform

Beachten Sie jedoch, dass Ihr Ansatz aus Beobachtungsgründen nur ungefähr ist: Wenn Ihr Rotverschiebungsbereich Δ z von der Breite Ihres (vermutlichen) Schmalbandfilters kommt, dann ist diese Methode nur im Fall eines perfekten "quadratischen" Filters genau, dh eines, das in einem bestimmten Bereich 100 % und außerhalb dieses Bereichs 0 % durchlässt. In Wirklichkeit werden Filter durch eine nichtquadratische Übertragungsfunktion beschrieben (könnte eine Gaußsche Funktion sein, muss aber wirklich gemessen werden, da es sich nicht um eine einfache funktionale Form handelt).

Daher müssen Galaxien mit Rotverschiebungen, die in die Flügel Ihres Filters fallen, heller sein, um erkannt zu werden, als Galaxien, die in die Mitte fallen. Mit anderen Worten, Ihr LF wird weniger vollständig , je schwächer die Galaxien sind, und Ihre abgeleitete Anzahldichte wird eine Funktion der Helligkeit sein.

Um dies zu berücksichtigen, müssen Sie im Prinzip die exakte Form des Filters einfalten. In der Praxis ist es jedoch nicht ungewöhnlich, diesen Effekt zu vernachlässigen und einfach eine "effektive" Breite des Filters zu verwenden, typischerweise die FWHM.

Überdichte

Um eine Überdichte zu berechnen, müssen Sie einen "Referenz"-LF annehmen. Es gibt keinen Standard-LF, da dies davon abhängt, wessen Beobachtungen Sie bevorzugen. Aber eine gute Wahl könnte zB Wisotski et al. (2018) parametrisiert das LAE LF basierend auf der tiefen MUSE-Belichtung des Hubble (Ultra) Deep Field.

Danke @Pela, sehr nützlich! In meinem Fall besteht das "Problem" der Filterform nicht, da ich spektroskopische Rotverschiebungen für Galaxien im Feld habe. Aber ich habe immer noch Probleme mit der Berechnung von sich bewegenden Volumina, wenn ich versuche, Zahlen in Papieren wiederzugeben. Zum Beispiel schätzen sie in Umehata+15 ( arxiv.org/pdf/1510.08861.pdf ; Anfang von Seite 4) eine Anzahldichte von (in diesem Fall) SMGs von 1e-3 Mpc-3, ausgehend von 8 SMGs bei z= 3,08-3,1 in einem 1,5'x3'-Feld. Aber ich finde 9e-3, wo ich für die "comovering distance" zwischen z=3.08-3.1 home.fnal.gov/~gnedin/cc/ (dist. between two z) verwendet habe.
@markpolo Ihre Schätzung von 1e-3 ist die Gesamtzahl (N), nicht die Zahlendichte ( n), und es ist die Zahl, die sie erhalten, wenn sie die Simpson + 14-Zahlendichte (4e-6 / Mpc³) annehmen und mit ihrer eigenen multiplizieren Volumen (~300 Mpc³). Das heißt, dies ist die "erwartete" Anzahldichte. Beachten Sie, dass sie hier nur logL> 12,5 berücksichtigen, ihre "eigene" Anzahl von SMGs ist also 3, nicht 8. Und N = 3 ist ungefähr drei Größenordnungen größer als N = 1e-3.
Vielen Dank @pela für die Erklärung! Endlich kann ich ihre Zahlen reproduzieren :-) Aber auf diese Weise finde ich immer noch Inkonsistenzen mit arxiv.org/pdf/1910.01324.pdf (Abschnitt S8), wo sie SMGs Volumendichten von 2e-3 Mpc-3 finden, beginnend mit 5 SMGs in einem 2'x3'-Bereich bei z=3.08 - 3.1. Ich berechne ein Volumen von ~410 Mpc3, also wäre n n = 5 / 410 Mpc3 ~ 1.2e-2 Mpc-3, ziemlich größer als ihr Ergebnis.
@markpolo Hmm, ja, ich stimme zu, dass das falsch erscheint. Ich kann anscheinend nicht herausfinden, welche Kosmologie sie verwenden, aber das sollte das Ergebnis nicht um mehr als ~ 10% ändern, und ich bekomme ähnliche Werte wie Ihre, dh einen Faktor von ~ 6 von ihnen. Die veröffentlichte Version enthält denselben Wert.
Danke @pela! Cool, es sieht so aus, als hätten wir gerade einen Fehler in einer Wissenschaftsarbeit gefunden :-)
@markpolo Das habe ich mir schon gedacht, aber meistens stellt sich heraus, dass ich falsch liege… Aber ich kenne eine der Autorinnen, ich kann sie das nächste Mal fragen, wenn ich mit ihr spreche :)
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