The Square Kilometre Array (SKA)

Abstract:

We present a novel 2D flux density model for observed H i emission lines combined with a Bayesian stacking technique to measure the baryonic Tully-Fisher relation below the nominal detection threshold. We simulate a galaxy catalogue, which includes H i lines described with either Gaussian or busy function profiles, and H i data cubes with a range of noise and survey areas similar to the MeerKAT International Giga-Hertz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE) survey. With prior knowledge of redshifts, stellar masses, and inclinations of spiral galaxies, we find that our model can reconstruct the input baryonic Tully-Fisher parameters (slope and zero-point) most accurately in a relatively broad redshift range from the local Universe to z = 0.3 for all the considered levels of noise and survey areas and up to z = 0.55 for a nominal noise of 90 μJy/channel over 5 deg2. Our model can also determine the MHI - M∗ relation for spiral galaxies beyond the local Universe and account for the detailed shape of the H I emission line, which is crucial for understanding the dynamics of spiral galaxies. Thus, we have developed a Bayesian stacking technique for measuring the baryonic Tully-Fisher relation for galaxies at low stellar and/or H I masses and/or those at high redshift, where the direct detection of H I requires prohibitive exposure times.

Abstract:

Using a sample of 67 galaxies from the MeerKAT International GigaHertz Tiered Extragalactic Exploration Survey Early Science data, we study the H i-based baryonic Tully-Fisher relation (bTFr), covering a period of ∼1 billion years (0 ≤ z ≤ 0.081). We consider the bTFr based on two different rotational velocity measures: The width of the global H i profile and Vout, measured as the outermost rotational velocity from the resolved H i rotation curves. Both relations exhibit very low intrinsic scatter orthogonal to the best-fitting relation (σ⊥ = 0.07 ± 0.01), comparable to the SPARC sample at z 0. The slopes of the relations are similar and consistent with the z 0 studies (3.66+0.35-0.29 for W50 and 3.47+0.37-0.30 for Vout). We find no evidence that the bTFr has evolved over the last billion years, and all galaxies in our sample are consistent with the same relation independent of redshift and the rotational velocity measure. Our results set-up a reference for all future studies of the H i-based bTFr as a function of redshift that will be conducted with the ongoing deep SKA pathfinders surveys.

Abstract:

Der universitäre Beitrag zum Aufbau der Large Size Telescopes (LSTs) als Bestandteil des Cherenkov Telescope Arrays wird im Verbund mit den beteiligten Max-Planck Instituten und DESY-Zeuthen im Rahmen der internationalen Kooperation geleistet. Die Förderung im Rahmen von ErUM zum Thema Universum ermöglicht den universitären Partnern somit den Zugang zu Großgeräten der Astroteilchenphysik. In dem hier geförderten Teilprojekt an der Universität Hamburg wird der Aufbau und Optimierung von Komponenten und Methoden für die ersten vier LSTs am Standort La Palma gefördert. Mit den bereitgestellten Förderungsmitteln konnten nach der Unterbrechung der Förderung zwischen 2017 und 2020 die Arbeiten zur Kalibration der Instrumente wieder aufgenommen und intensiviert werden. Neben der Projektleitung hat Dr. Martin Tluczykont und Ali Baktash (Promotion) mit Unterstützung von studentischen Hilfskräften den wissenschaftlichen Teil der Arbeiten ausgeführt. Weiterhin haben Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen der mechanischen Werkstatt die Anfertigung von Aktuatoren für die Spiegelhalterung übernommen. Der Schwerpunkt der Arbeiten lagen in der Entwicklung von einer Methode, um anhand von zwei CCD-Kameras die Ausrichtung der optischen Achsen des Cherenkovteleskops und die relative Position der Cherenkovkamera in Himmelskoordinaten zu kontrollieren. Ein weiterer wissenschaftlicher Beitrag ist das EASpy-Paket, mit dem sich Luftschauer auch bei sehr großen Zenitwinkeln verlässlich und schnell simulieren lassen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Simulationsprogrammen können so Beobachtungen bei großen Zenitwinkeln mit verschiedenen Konfigurationen der Teleskope simuliert und die resultierende Empfindlichkeit absgechätzt und optimiert werden. Weiterhin ist es auch möglich, den Beitrag von Fluoreszenzlicht zu berechnen. Diese Option ist mit den bisherigen Werkzeugen nicht möglich. Weiterhin können die Leistungsfähigkeit von verschiedenen Teleskopen und Konfigurationen direkt miteinander verglichen werden (Gesichtsfeld, Granularität der Kamera, Größe des Spiegels, Anordnung von mehreren Teleskopen). Die Simulationen konnten direkt mit Beobachtungen mit dem sehr großen H.E.S.S.-Teleskop in Namibia verglichen werden. Die Optimierung der Kalibrationsmethoden für die Ausrichtung der Teleskope ist wegweisend für die Anordnung der CCD-Kameras der weiteren LSTs. Datei-Upload durch TI