1. Planck intermediate results. XXVII. High-redshift infrared galaxy overdensity candidates and lensed sources discovered by Planck and confirmed by Herschel-SPIRE
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Planck Collaboration, Aghanim, N., Altieri, B., Arnaud, M., Ashdown, M., Aumont, J., Baccigalupi, C., Banday, A. J., Barreiro, R. B., Bartolo, N., Battaner, E., Beelen, A., Benabed, K., Benoit-L��vy, A., Bernard, J. -P., Bersanelli, M., Bethermin, M., Bielewicz, P., Bonavera, L., Bond, J. R., Borrill, J., Bouchet, F. R., Boulanger, F., Burigana, C., Calabrese, E., Canameras, R., Cardoso, J. -F., Catalano, A., Chamballu, A., Chary, R. -R., Chiang, H. C., Christensen, P. R., Clements, D. L., Colombi, S., Couchot, F., Crill, B. P., Curto, A., Danese, L., Dassas, K., Davies, R. D., Davis, R. J., de Bernardis, P., de Rosa, A., de Zotti, G., Delabrouille, J., Diego, J. M., Dole, H., Donzelli, S., Dor��, O., Douspis, M., Ducout, A., Dupac, X., Efstathiou, G., Elsner, F., En��lin, T. A., Falgarone, E., Flores-Cacho, I., Forni, O., Frailis, M., Fraisse, A. A., Franceschi, E., Frejsel, A., Frye, B., Galeotta, S., Galli, S., Ganga, K., Giard, M., Gjerl��w, E., Gonz��lez-Nuevo, J., G��rski, K. M., Gregorio, A., Gruppuso, A., Gu��ry, D., Hansen, F. K., Hanson, D., Harrison, D. L., Helou, G., Hern��ndez-Monteagudo, C., Hildebrandt, S. R., Hivon, E., Hobson, M., Holmes, W. A., Hovest, W., Huffenberger, K. M., Hurier, G., Jaffe, A. H., Jaffe, T. R., Keih��nen, E., Keskitalo, R., Kisner, T. S., Kneissl, R., Knoche, J., Kunz, M., Kurki-Suonio, H., Lagache, G., Lamarre, J. -M., Lasenby, A., Lattanzi, M., Lawrence, C. R., Floc'h, E. Le, Leonardi, R., Levrier, F., Liguori, M., Lilje, P. B., Linden-V��rnle, M., L��pez-Caniego, M., Lubin, P. M., Mac��as-P��rez, J. F., MacKenzie, T., Maffei, B., Mandolesi, N., Maris, M., Martin, P. G., Martinache, C., Mart��nez-Gonz��lez, E., Masi, S., Matarrese, S., Mazzotta, P., Melchiorri, A., Mennella, A., Migliaccio, M., Moneti, A., Montier, L., Morgante, G., Mortlock, D., Munshi, D., Murphy, J. A., Natoli, P., Negrello, M., Nesvadba, N. P. H., Novikov, D., Novikov, I., Omont, A., Pagano, L., Pajot, F., Pasian, F., Perdereau, O., Perotto, L., Perrotta, F., Pettorino, V., Piacentini, F., Piat, M., Plaszczynski, S., Pointecouteau, E., Polenta, G., Popa, L., Pratt, G. W., Prunet, S., Puget, J. -L., Rachen, J. P., Reach, W. T., Reinecke, M., Remazeilles, M., Renault, C., Ristorcelli, I., Rocha, G., Roudier, G., Rusholme, B., Sandri, M., Santos, D., Savini, G., Scott, D., Spencer, L. D., Stolyarov, V., Sunyaev, R., Sutton, D., Sygnet, J. -F., Tauber, J. A., Terenzi, L., Toffolatti, L., Tomasi, M., Tristram, M., Tucci, M., Umana, G., Valenziano, L., Valiviita, J., Valtchanov, I., Van Tent, B., Vieira, J. D., Vielva, P., Wade, L. A., Wandelt, B. D., Wehus, I. K., Welikala, N., Zacchei, A., Zonca, A., Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Agenzia Spaziale Italiana, Istituto Nazionale di Astrofisica, Centre National de la Recherche Scientifique (France), Agence Nationale de la Recherche (France), European Commission, Ministerio de Economía y Competitividad (España), Région Ile-de-France, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Télécom ParisTech-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPP), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay] (LPT), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), We acknowledge the support from the CNES, the PNCG (Programme National de Cosmologie et Galaxies). We also acknowledge the support from Région Ile-de-France with DIM-ACAV. We acknowledge the Integrated Data & Operation Center (IDOC) at Institut d’Astrophysique Spatiale and Observatoire des Sciences de l’Univers de l’Université Paris Sud (OSUPS). Support for IDOC is provided by CNRS and CNES., PLANCK, ANR-09-BLAN-0224,HUGE,Herschel Unveils Galaxy Evolution(2009), ANR-11-BS56-0015,MULTIVERSE,Etude multi-échelles de l'évolution des structures de l'Univers(2011), Aghanim, N., Altieri, B., Arnaud, M., Ashdown, M., Aumont, J., Baccigalupi, C., Banday, A. J., Barreiro, R. B., Bartolo, N., Battaner, E., Beelen, A., Benabed, K., Benoit Lévy, A., Bernard, J. P., Bersanelli, M., Bethermin, M., Bielewicz, P., Bonavera, L., Bond, J. R., Borrill, J., Bouchet, F. R., Boulanger, F., Burigana, C., Calabrese, E., Canameras, R., Cardoso, J. F., Catalano, A., Chamballu, A., Chary, R. R., Chiang, H. C., Christensen, P. R., Clements, D. L., Colombi, S., Couchot, F., Crill, B. P., Curto, A., Danese, L., Dassas, K., Davies, R. D., Davis, R. J., De Bernardis, P., De Rosa, A., De Zotti, G., Delabrouille, J., Diego, J. M., Dole, H., Donzelli, S., Doré, O., Douspis, M., Ducout, A., Dupac, X., Efstathiou, G., Elsner, F., Enßlin, T. A., Falgarone, E., Flores Cacho, I., Forni, O., Frailis, M., Fraisse, A. A., Franceschi, E., Frejsel, A., Frye, B., Galeotta, S., Galli, S., Ganga, K., Giard, M., Gjerløw, E., González Nuevo, J., Górski, K. M., Gregorio, Anna, Gruppuso, A., Guéry, D., Hansen, F. K., Hanson, D., Harrison, D. L., Helou, G., Hernández Monteagudo, C., Hildebrandt, S. R., Hivon, E., Hobson, M., Holmes, W. A., Hovest, W., Huffenberger, K. M., Hurier, G., Jaffe, A. H., Jaffe, T. R., Keihänen, E., Keskitalo, R., Kisner, T. S., Kneissl, R., Knoche, J., Kunz, M., Kurki Suonio, H., Lagache, G., Lamarre, J. M., Lasenby, A., Lattanzi, M., Lawrence, C. R., Le Floc'h, E., Leonardi, R., Levrier, F., Liguori, M., Lilje, P. B., Linden Vørnle, M., López Caniego, M., Lubin, P. M., Macías Pérez, J. F., Mackenzie, T., Maffei, B., Mandolesi, N., Maris, M., Martin, P. G., Martinache, C., Martínez González, E., Masi, S., Matarrese, S., Mazzotta, P., Melchiorri, A., Mennella, A., Migliaccio, M., Moneti, A., Montier, L., Morgante, G., Mortlock, D., Munshi, D., Murphy, J. A., Natoli, P., Negrello, M., Nesvadba, N. P. H., Novikov, D., Novikov, I., Omont, A., Pagano, L., Pajot, F., Pasian, F., Perdereau, O., Perotto, L., Perrotta, F., Pettorino, V., Piacentini, F., Piat, M., Plaszczynski, S., Pointecouteau, E., Polenta, G., Popa, L., Pratt, G. W., Prunet, S., Puget, J. L., Rachen, J. P., Reach, W. T., Reinecke, M., Remazeilles, M., Renault, C., Ristorcelli, I., Rocha, G., Roudier, G., Rusholme, B., Sandri, M., Santos, D., Savini, G., Scott, D., Spencer, L. D., Stolyarov, V., Sunyaev, R., Sutton, D., Sygnet, J. F., Tauber, J. A., Terenzi, L., Toffolatti, L., Tomasi, M., Tristram, M., Tucci, M., Umana, G., Valenziano, L., Valiviita, J., Valtchanov, I., Van Tent, B., Vieira, J. D., Vielva, P., Wade, L. A., Wandelt, B. D., Wehus, I. K., Welikala, N., Zacchei, A., Zonca, A., Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), 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), ANR-09-BLAN-0224,HUGE(2009), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Science and Technology Facilities Council (STFC), Department of Physics, and Helsinki Institute of Physics
- Subjects
BACKGROUND-RADIATION ,Astronomy ,Astrophysics ,01 natural sciences ,Luminosity ,PROTO-CLUSTERS ,Cosmic infrared background ,clusters: general [galaxies] ,observations [Cosmology] ,010303 astronomy & astrophysics ,QC ,cosmology: observations ,galaxies: clusters: general ,galaxies: evolution ,galaxies: high-redshift ,galaxies: star formation ,large-scale structure of Universe ,Physics ,Cosmology: observations ,Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics ,Galaxies: evolution ,Physical Sciences ,symbols ,astro-ph.CO ,ComputingMethodologies_DOCUMENTANDTEXTPROCESSING ,star formation [galaxies] ,high-redshift [galaxies] ,Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics ,observation [cosmology] ,ACTIVE GALACTIC NUCLEI ,Structure formation ,Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) ,SIMILAR-TO 2 ,astro-ph.GA ,FOS: Physical sciences ,Large-scale structure of universe ,RADIO GALAXIES ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,Astronomy & Astrophysics ,NO ,Astronomy and Astrophysics ,Space and Planetary Science ,[PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO] ,symbols.namesake ,General Relativity and Quantum Cosmology ,Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica ,0103 physical sciences ,STAR-FORMING GALAXIES ,Planck ,evolution [galaxies] ,Astrophysics::Galaxy Astrophysics ,Science & Technology ,SOUTH-POLE TELESCOPE ,Galaxies: star formation ,010308 nuclear & particles physics ,Star formation ,Galaxies: high-redshift ,Astronomy and Astrophysic ,115 Astronomy, Space science ,Astrophysics - Astrophysics of Galaxies ,Redshift ,Galaxy ,Spire ,0201 Astronomical And Space Sciences ,[PHYS.ASTR.GA]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA] ,LUMINOSITY FUNCTION ,Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA) ,500 MU-M ,SUBMILLIMETER NUMBER COUNTS ,Galaxies: clusters: general - Abstract
Cosmology (including clusters of galaxies).-- et al., We have used the Planck all-sky submillimetre and millimetre maps to search for rare sources distinguished by extreme brightness, a few hundred millijanskies, and their potential for being situated at high redshift. These “cold” Planck sources, selected using the High Frequency Instrument (HFI) directly from the maps and from the Planck Catalogue of Compact Sources (PCCS), all satisfy the criterion of having their rest-frame far-infrared peak redshifted to the frequency range 353–857 GHz. This colour-selection favours galaxies in the redshift range z = 2–4, which we consider as cold peaks in the cosmic infrared background. With a beam at the four highest frequencies, our sample is expected to include overdensities of galaxies in groups or clusters, lensed galaxies, and chance line-of-sight projections. We perform a dedicated Herschel-SPIRE follow-up of 234 such Planck targets, finding a significant excess of red 350 and 500μm sources, in comparison to reference SPIRE fields. About 94% of the SPIRE sources in the Planck fields are consistent with being overdensities of galaxies peaking at 350μm, with 3% peaking at 500μm, and none peaking at 250μm. About 3% are candidate lensed systems, all 12 of which have secure spectroscopic confirmations, placing them at redshifts z> 2.2. Only four targets are Galactic cirrus, yielding a success rate in our search strategy for identifying extragalactic sources within the Planck beam of better than 98%. The galaxy overdensities are detected with high significance, half of the sample showing statistical significance above 10σ. The SPIRE photometric redshifts of galaxies in overdensities suggest a peak at z ≃ 2, assuming a single common dust temperature for the sources of Td = 35 K. Under this assumption, we derive an infrared (IR) luminosity for each SPIRE source of about 4 × 1012L⊙, yielding star formation rates of typically 700 M⊙ yr-1. If the observed overdensities are actual gravitationally-bound structures, the total IR luminosity of all their SPIRE-detected sources peaks at 4 × 1013L⊙, leading to total star formation rates of perhaps 7 × 103M⊙ yr-1 per overdensity. Taken together, these sources show the signatures of high-z (z> 2) protoclusters of intensively star-forming galaxies. All these observations confirm the uniqueness of our sample compared to reference samples and demonstrate the ability of the all-skyPlanck-HFI cold sources to select populations of cosmological and astrophysical interest for structure formation studies., We acknowledge the support from the CNES, the PNCG (Programme National de Cosmologie et Galaxies), ANR HUGE (ANR-09-BLAN-0224-HUGE) and ANR MULTIVERSE (ANR-11-BS56-015). We also acknowledge the support from Région Ile-de-France with DIM-ACAV. We acknowledge final support from ASI/INAF agreement I/072/09/0 and PRIN-INAF 2012 project “Looking into the dust-obscured phase of galaxy formation through cosmic zoom lenses in the Herschel Astrophysical Large Area Survey.” We acknowledges financial support from the Spanish CSIC for a JAE-DOC fellowship, cofunded by the European Social Fund and from the Ministerio de Economia y Competitividad, project AYA2012-39475-C02-01.
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- 2015
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