Tomography of high-redshift clusters with OSIRIS

Abstract

[EN] High-redshift clusters of galaxies are amongst the largest cosmic structures. Their properties and evolution are key ingredients to our understanding of cosmology: to study the growth of structure from the inhomogeneities of the cosmic microwave background; the processes of galaxy formation, evolution, and differentiation; and to measure the cosmological parameters (through their interaction with the geometry of the universe, the age estimates of their component galaxies, or the measurement of the amount of matter locked in their potential wells). However, not much is yet known about the properties of clusters at redshifts of cosmological interest. We propose here a radically new method to study large samples of cluster galaxies using microslits to perform spectroscopy of huge numbers of objects in single fields in a narrow spectral range-chosen to fit an emission line at the cluster redshift. Our objective is to obtain spectroscopy in a very restricted wavelength range (~ 100 A in width) of several thousands of objects for each single 8x8 square arcmin field. Approximately 100 of them will be identified as cluster emission-line objects and will yield basic measurements of the dynamics and the star formation in the cluster (that figure applies to a cluster at z~0.50, and becomes ~40 and ~20 for clusters at z~0.75 and z~1.00 respectively). This is a pioneering approach that, once proven, will be followed in combination with photometric redshift techniques and applied to other astrophysical problems.

[ES] Los cúmulos de galaxias a alto redshift están entre las estructuras cósmicas de mayor tamaño. Sus propiedades y evolución nos dan información sobre los aspectos claves de la cosmología: el crecimiento de estructura a partir de las semillas del fondo cósmico de microondas, los procesos de formación, evolución y diferenciación de galaxias, y la medida de los parámetros cosmológicos (a partir de la interacción de los cúmulos con la geometría del universo, la estimación de las edades de las galaxias que los forman, o la medida de la cantidad de materia en sus pozos de potencial). No obstante, no sabemos mucho sobre las propiedades de los cúmulos lejanos (en el rango z ~ 0.5 − 1.0). Con esta propuesta presentamos un método radicalmente nuevo para estudiar gran cantidad de galaxias en una muestra significativa de cúmulos, mediante espectroscopía en un rango muy restringido (aproximadamente 100 A, elegido para contener una línea de emisión al redshift del cúmulo). Combinando el gran tamaño del campo de OSIRIS con la posibilidad de utilizar microrrendijas y el pequeño rango espectral, obtendremos espectros de miles de objetos por cada campo, de los cuales aproximadamente 100 serán identificados como pertenecientes al cúmulo (a z ~ 0.50; la cifra es ~40 a z~0.75, y ~ 20 a z ~ 1.00). Estos objetos nos darán información sobre las propiedades cinemáticas y la formación estelar en el cúmulo. Este es un método pionero, cuya utilidad, una vez demostrada, puede ser mejorada en combinación con medidas fotométricas de redshift, y aplicada a otros problemas astronómicos.