Published March 2024 | Version v1
Journal article

Faint millimeter NIKA2 dusty star-forming galaxies: finding the high-redshift population

Others:
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR) ; Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X) ; Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; Université Côte d'Azur (UniCA)-Université Côte d'Azur (UniCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
School of Physics and Astronomy [Cardiff] ; Cardiff University
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC) ; Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP) ; Université Grenoble Alpes (UGA)
Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA) ; Institut Néel (NEEL) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP) ; Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP) ; Université Grenoble Alpes (UGA)
Institut de RadioAstronomie Millimétrique (IRAM) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Cryogénie (NEEL - Cryo) ; Institut Néel (NEEL) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP) ; Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP) ; Université Grenoble Alpes (UGA)
Dipartimento di Fisica [Roma] ; Università degli Studi di Roma Tor Vergata [Roma, Italia] = University of Rome Tor Vergata [Rome, Italy] = Université de Rome Tor Vergata [Rome, Italie]
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (Fédération OSUG)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Centro de Astrobiologia [Madrid] (CAB) ; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)-Consejo Superior de Investigaciones Cientificas [España] = Spanish National Research Council [Spain] (CSIC)
Argonne National Laboratory [Lemont] (ANL)
Instituto de RadioAstronomía Milimétrica (IRAM) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE)
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères = Laboratory for Studies of Radiation and Matter in Astrophysics and Atmospheres (LERMA) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CY Cergy Paris Université (CY)
ASU School of Earth and Space Exploration (SESE) ; Arizona State University [Tempe] (ASU)
Université Grenoble Alpes (UGA)
Astrophysique ; Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS) ; Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)
Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS) ; Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)
Institut d'Astrophysique de Paris (IAP) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
California Institute of Technology (CALTECH)
ANR-11-LABX-0013,FOCUS,Des détecteurs pour Observer l'Univers(2011)
ANR-09-JCJC-0021,MKIDs(2009)
ANR-12-BS05-0007,NIKA,NIKA (New IRAM KID Arrays): une camera continuum pour l'astronomie millimétrique(2012)
ANR-15-CE31-0017,NIKA2Sky,Observer le ciel en millimétrique avec la caméra NIKA2(2015)
ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015)
European Project: 788212,CONCERTO
European Project: 291294,EC:FP7:ERC,ERC-2011-ADG_20110209,ORISTARS(2012)

Description

We develop a new framework to constrain the source redshift. The method jointly accounts for the detection/non-detection of spectral lines and the prior information from the photometric redshift and total infrared luminosity from spectral energy distribution analysis. The method uses the estimated total infrared luminosity to predict the line fluxes at given redshifts and generates model spectra. The redshift-dependent spectral models are then compared with the observed spectra to find the redshift. Results. We apply the aforementioned joint redshift analysis method to four high-z dusty star-forming galaxy candidates selected from the NIKA2 observations of the HLSJ091828.6+514223 (HLS) field, and further observed by NOEMA with blind spectral scans. These sources only have SPIRE/Herschel photometry as ancillary data. They were selected because of very faint or no SPIRE counterparts, as to bias the sample towards the highest redshift candidates. The method finds the spectroscopic redshift of 4 in the 5 NOEMA-counterpart detected sources, with z>3. Based on these measurements, we derive the CO/[CI] lines and millimeter continuum fluxes from the NOEMA data and study their ISM and star-formation properties. We find cold dust temperatures in some of the HLS sources compared to the general population of sub-millimeter galaxies, which might be related to the bias introduced by the SPIRE-dropout selection. Our sources, but one, have short gas depletion time of a few hundred Myrs, which is typical among high-z sub-millimeter galaxies. The only exception shows a longer gas depletion time, up to a few Gyrs, comparable to that of main-sequence galaxies at the same redshift. Furthermore, we identify a possible over-density of dusty star-forming galaxies at z=5.2, traced by two sources in our sample, as well as the lensed galaxy HLSJ091828.6+514223. (abridged)

Abstract

International audience

Additional details

Created:
October 11, 2024
Modified:
October 11, 2024