Title The VLA-Cosmos 3 GHz Large Project : Spectral energy distributions in the radio band Title (croatian) VLA-COSMOS veliki projekt na 3 GHz : Spektralne energetske distribucije u radio području Author Krešimir Tisanić Mentor Vernesa Smolčić (mentor)Committee member Lovro Palaversa (predsjednik povjerenstva)Committee member Željka Marija Bošnjak (član povjerenstva)Committee member Matko Milin (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2020-06-17, Croatia Scientific / art field, NATURAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 53 - Physics Abstract A galaxy’s spectral energy distribution (SED) enables the estimation of different galactic properties. In contrast to the better-understood, but harder to interpret, infrared SED, the radio spectrum below 30 GHz offers a dust-unbiased way of constraining properties of galaxies. We have constructed the average radio spectral energy distribution for 1.4 GHz-selected samples of highly star-forming galaxies (SFR > 100M_⊙/ yr, HSFGs), and a sample of sources exhibiting a 3σ excess of radio luminosity from that expected from star formation (RxAGN) in the COSMOS field. To achieve a broad rest-frame frequency range, we combined previously published VLA observations at 1.4 GHz and 3 GHz with unpublished GMRT observations at 325MHz and 610MHz by employing survival analysis to account for non-detections in the GMRT maps caused by their higher RMS values. For HSFGs, by fitting a broken power-law to the SED, we find the spectral index to change from α1 = 0.42 ± 0.06 below 4.3 GHz to α2 = 0.94 ± 0.06 above 4.3 GHz. Our results are in line with previous low-redshift studies of star-forming galaxies with an SFR > 10M_⊙/ yr that show that their SED differs from the one found in normal star-forming galaxies by having a steeper spectral index around 10 GHz, which could imply a smaller thermal fraction than in normal star-forming galaxies. For RxAGN, we find that a single power-law model fits best with a spectral index of 0.64 ± 0.07. However, such a model does not capture all the features of the RxAGN radio SED which can be better described by a broken power-law with a spectral index of 0.28 ± 0.03, below 4 GHz, and 1.16 ± 0.04, above 4 GHz. We have established the different SED shapes for highly star-forming galaxies and RxAGN at radio frequencies around 1-10 GHz in the COSMOS field. Further work needs to be done to assess the possible differences in SEDs above 10 GHz, which would give better estimates of the free-free contribution in star-formation processes at high redshift, providing a major step forward in understanding the average radio SEDs affecting the prevalence of different galaxy populations in samples detected in present and future deep radio surveys.
Abstract (croatian) Svojstva galaksija mogu se odrediti koristeći njihove spektralne energetske distribucije (SED). Za razliku od bolje istraženih SED-ova u infracrvenom području, radio spektar na frekvencijama manjim od 30 GHz je lakši za interpretirati jer nije pod utjecajem prašine te stoga pruža nepristran način određivanja svojstava galaksija. Konstruirali smo prosječne spektralne energetske distribucije za uzorke galaksija selektirane po opažanjima na 1:4 GHz dvaju populacija galaksija. Uzorak galaksija koje intenzivno stvaraju zvijezde (skraćeno HSFG), izabran je prema kriteriju brzine stvaranja zvijezda SFR > 100M_⊙/ yr, dok je uzorak aktivnih galaktičkih jezgri sa suviškom radio zračenja (Rx- AGN) identificiran 3σ suviškom radio luminoziteta u odnosu na očekivani radio luminozitet s obzirom na procese povezane sa stvaranjem zvijezda. Kako bismo postigli širok raspon frekvencija u sustavu mirovanja izvora spojili smo već prethodno objavljena opažanja VLA interferometrom na 1.4 GHz i 3 GHz s prethodno neobjavljenim GMRT opažanjima na 325MHz i 610MHz. VLA opažanja imaju veću dubinu, mjerenu srednjim kvadratnim odstupanjem radio mapa, od GMRT opažanja. Taj nesrazmjer smo razriješili koristeći analizu preživljavanja. ZaHSFGgalaksije, koristeći prilagodbu slomljenog zakona potencije na radio SED, pronalazimo da im se spektralni indeks mijenja od α1 = 0.42 ± 0.06, ispod 4.3 GHz, do α2 = 0.94 ± 0.06, iznad 4.3 GHz. Ovi rezultati se slažu s prethodnim studijama SFR > 10M_⊙/ yr galaksija izvedenima pri malom crvenom pomaku. Te studije ukazivale su da HSFG galaksije pokazuju strmije spektre (veći spektralni indeks) oko 10 GHz u odnosu na normalne galaksije u kojima se stvaraju zvijezde, što upućuje na manji doprinos termalnog zračenja. Za RxAGN uzorak pronalazimo kako uzorak možemo opisati običnim zakonom potencije sa spektralnim indeksom od 0.64 ± 0.07, no također smo uvidjeli kako tim jednostavnim modelom ne možemo obuhvatiti sve karakteristike RxAGN spektra. Ponovno koristeći slomljeni zakon potencije, dobivamo spektralni indeks od 0.28 ± 0.03 ispod 4 GHz te spektralni indeks od 1.16 ± 0.04 iznad 4 GHz. Ukratko, odredili smo oblik spektralnih energetskih distribucija dvaju uzoraka galaksija (HSFG i RxAGN) u rasponu od 1 GHz do 10 GHz u COSMOS predjelu neba. Potrebna su daljnja istraživanja kako bi se odredile razlike u obliku SED-a iznad 10 GHz u svrhu dobivanja bolje ocjene doprinosa zakočnog zračenja pri procesu stvaranja zvijezda u galaksijama ii na velikom crvenom pomaku te kako bi se bolje razumjeli odnosi između različitih populacija galaksija u uzorcima u sadašnjim i budućim pregledima neba.
Keywords
galaxies
galaxy evolution
radio emission
spectral energy distribution
star formation
active galactic nuclei
COSMOS field
Very Large Array
Keywords (croatian)
galaksije
evolucija galaksija
radio zračenje
spektralna energetska distribucija
stvaranje zvijezda
aktivna galaktička jezgra
COSMOS polje
Very Large Array
Language english URN:NBN urn:nbn:hr:217:625398 Promotion 2021 Study programme Title: Physics Type of resource Text Extent 126 str. File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Repository Repository of the Faculty of Science Created on 2021-09-20 08:50:29
