Abstract
The sensitivity of future far-infrared telescopes, such as Millimetron, will be limited by the confusion noise produced by distant galaxies. We have constructed a model of the cosmic infrared background whose main goal is to investigate the confusion noise parameters. The model is based on the publicly accessible eGALICS simulation. For each galaxy from the simulation we construct a model spectrum using the GRASIL and CHE_EVO codes, which allows the source counts, the background spectrum, and various parameters to be obtained. Our results are compared with the observational data and the predictions of other models. We conclude that our model reproduces the observational data with sufficient confidence. However, it is worth noting that the models predict various distributions of sources on the flux–redshift plane, especially at high \(z\). We have made confusion noise estimates based on the source counts (the source density criterion, the probability of deflection criterion, etc.) and model maps. A limited angular resolution of observations is shown to affect the source count curves and the confusion noise estimates. In contrast to other works in this field, we have obtained infrared background intensity maps and catalogs of model galaxies with realistic spectra suitable for studying the methods of struggling with the confusion effect.
Similar content being viewed by others
Notes
millimetron.ru
REFERENCES
P. A. R. Ade, N. Aghanim, F. Argüeso, M. Arnaud, M. Ashdown, F. Atrio-Barandela, J. Aumont, et al. (Planck Collab.), Astron. Astrophys. 550, A133 (2013).
P. A. R. Ade, N. Aghanim, C. Armitage-Caplan, M. Arnaud, M. Ashdown, F. Atrio-Barandela, J. Aumont, et al. (Planck Collab.), Astron. Astrophys. 571, A30 (2014).
P. Aguirre, R. R. Lindner, A. J. Baker, J. R. Bond, R. Dünner, G. Galaz, P. Gallardo, M. Hilton, et al., Astrophys. J. 855, 26 (2018).
M. Aravena, R. Decarli, F. Walter, E. Da Cunha, F. E. Bauer, C. L. Carilli, E. Daddi, D. Elbaz, et al., Astrophys. J. 833, 68 (2016).
I. Aretxaga, G. W. Wilson, E. Aguilar, S. Alberts, K. S. Scott, N. Scoville, M. S. Yun, J. Austermann, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 415, 3831 (2011).
V. Asboth, A. Conley, J. Sayers, M. Béthermin, S. C. Chapman, D. L. Clements, A. Cooray, H. Dannerbauer, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 462, 1989 (2016).
J. E. Austermann, I. Aretxaga, D. H. Hughes, Y. Kang, S. Kim, J. D. Lowenthal, T. A. Perera, D. B. Sanders, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 393, 1573 (2009).
J. E. Austermann, J. S. Dunlop, T. A. Perera, K. S. Scott, G. W. Wilson, I. Aretxaga, D. H. Hughes, O. Almaini, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 401, 160 (2010).
S. Berta, B. Magnelli, D. Lutz, B. Altieri, H. Aussel, P. Andreani, O. Bauer, A. Bongiovanni, et al., Astron. Astrophys. 518, L30 (2010).
S. Berta, B. Magnelli, R. Nordon, D. Lutz, S. Wuyts, B. Altieri, P. Andreani, H. Aussel, et al., Astron. Astrophys. 532, A49 (2011).
M. Béthermin and H. Dole, arXiv: 1102.1827 (2011).
M. Béthermin, H. Dole, A. Beelen, and H. Aussel, Astron. Astrophys. 512, A78 (2010a).
M. Béthermin, H. Dole, M. Cousin, and N. Bavouzet, Astron. Astrophys. 516, A43 (2010b).
M. Béthermin, H. Dole, G. Lagache, D. Le Borgne, and A. Penin, Astron. Astrophys. 529, A4 (2011).
M. Béthermin, E. Le Floc’h, O. Ilbert, A. Conley, G. Lagache, A. Amblard, V. Arumugam, H. Aussel, et al., Astron. Astrophys. 542, A58 (2012).
M. Béthermin, C. De Breuck, M. Sargent, and E. Daddi, Astron. Astrophys. 576, L9 (2015).
M. Béthermin, H.-Y. Wu, G. Lagache, I. Davidzon, N. Ponthieu, M. Cousin, L. Wang, O. Doré, et al., Astron. Astrophys. 607, A89 (2017).
J. Blaizot, Y. Wadadekar, B. Guiderdoni, S. T. Colombi, E. Bertin, F. R. Bouchet, J. E. G. Devriendt and S. Hatton, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 360, 159 (2005).
S. Carniani, R. Maiolino, G. De Zotti, M. Negrello, A. Marconi, M. S. Bothwell, P. Capak, C. Carilli, et al., Astron. Astrophys. 584, A78 (2015).
C. M. Casey, C.-C. Chen, L. L. Cowie, A. J. Barger, P. Capak, O. Ilbert, M. Koss, N. Lee, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 436, 1919 (2013).
C. M. Casey, J. A. Zavala, J. Spilker, E. da Cunha, J. Hodge, C.-L. Hung, J. Staguhn, S. L. Finkelstein, et al., Astrophys. J. 862, 77 (2018).
C. M. Casey, J. Hodge, J. A. Zavala, J. Spilker, E. da Cunha, J. Staguhn, S. L. Finkelstein and P. Drew, et al., Astrophys. J. 862, 78 (2018).
E. L. Chapin, A. Pope, D. Scott, I. Aretxaga, J. E. Austermann, R.-R. Chary, K. Coppin, M. Halpern, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 398, 1793 (2009).
R. Chary and D. Elbaz, Astrophys. J. 556, 562 (2001).
C.-C. Chen, L. L. Cowie, A. J. Barger, C. M. Casey, N. Lee, D. B. Sanders, W.-H. Wang, and J. P. Williams, Astrophys. J. 762, 81 (2013a).
C.-C. Chen, L. L. Cowie, A. J. Barger, C. M. Casey, N. Lee, D. B. Sanders, W.-H. Wang, and J. P. Williams, Astrophys. J. 776, 131 (2013b).
D. L. Clements, E. Rigby, S. Maddox, L. Dunne, A. Mortier, C. Pearson, A. Amblard, R. Auld, et al., Astron. Astrophys. 518, L8 (2010).
D. L. Clements, G. Bendo, C. Pearson, S. A. Khan, S. Matsuura, and M. Shirahata, Mon. Not. R. Astron. Soc. 411, 373 (2011).
M. Cousin, G. Lagache, M. Bethermin, J. Blaizot, and B. Guiderdoni, Astron. Astrophys. 575, A32 (2015a).
M. Cousin, G. Lagache, M. Bethermin, and B. Guiderdoni, Astron. Astrophys. 575, A33 (2015b).
M. Cousin, P. Guillard, and M. D. Lehnert, arXiv: 1901.01906 (2019a).
M. Cousin, V. Buat, G. Lagache, and M. Bethermin, arXiv: 1901.01747 (2019b).
W. I. Cowley, C. G. Lacey, C. M. Baugh, and S. Cole, Mon. Not. R. Astron. Soc. 446, 1784 (2015).
W. I. Cowley, C. G. Lacey, C. M. Baugh, S. Cole, and A. Wilkinson, Mon. Not. R. Astron. Soc. 469, 3396 (2017).
H. Dole, G. Lagache, and J.-L. Puget, Astrophys. J. 585, 617 (2003).
H. Dole, G. H. Rieke, G. Lagache, J.-L. Puget, A. Alonso-Herrero, L. Bai, M. Blaylock, E. Egami, et al., Astrophys. J. Suppl. Ser. 154, 93 (2004).
C. D. Dowell, A. Conley, J. Glenn, V. Arumugam, V. Asboth, H. Aussel, F. Bertoldi, M. Béthermin, et al., Astrophys. J. 780, 75 (2014).
S. P. Driver, S. K. Andrews, L. J. Davies, A. S. G. Robotham, A. H. Wright, R. A. Windhorst, S. Cohen, K. Emig, et al., Astrophys. J. 827, 108 (2016).
E. Dwek and F. Krennrich, Astropart. Phys. 43, 112 (2013).
N. Fernandez-Conde, G. Lagache, J.-L. Puget, and H. Dole, Astron. Astrophys. 481, 885 (2008).
D. J. Fixsen, E. Dwek, J. C. Mather, C. L. Bennett, and R. A. Shafer, Astrophys. J. 508, 123 (1998).
F. Fontanot and P. Monaco, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, 705 (2010).
S. Fujimoto, M. Ouchi, Y. Ono, T. Shibuya, M. Ishigaki, H. Nagai, and R. Momose, Astrophys. J. Suppl. Ser. 222, 1 (2016).
J. E. Geach, J. S. Dunlop, M. Halpern, I. Smail, P. van der Werf, D. M. Alexander, O. Almaini, I. Aretxaga, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 465, 1789 (2017).
J. Glenn, A. Conley, M. Béthermin, B. Altieri, A. Amblard, V. Arumugam, H. Aussel, T. Babbedge, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 409, 109 (2010).
B. Hatsukade, K. Kohno, I. Aretxaga, J. E. Austermann, H. Ezawa, D. H. Hughes, S. Ikarashi, D. Iono, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 411, 102 (2011).
B. Hatsukade, K. Ohta, A. Seko, K. Yabe, and M. Akiyama, Astrophys. J. 769, L27 (2013).
B. Hatsukade, K. Kohno, H. Umehata, I. Aretxaga, K. I. Caputi, J. S. Dunlop, S. Ikarashi, D. Iono, et al., Publ. Astron. Soc. Jpn. 68, 36 (2016).
C. C. Hayward, D. Kereš, P. Jonsson, D. Narayanan, T. J. Cox, and L. Hernquist, Astrophys. J. 743, 159 (2011).
C. C. Hayward, P. Jonsson, D. Kereš, B. Magnelli, L. Hernquist, and T. J. Cox, Mon. Not. R. Astron. Soc. 424, 951 (2012).
C. C. Hayward, Mon. Not. R. Astron. Soc. 432, L85 (2013).
C. C. Hayward, D. Narayanan, D. Kereš, P. Jonsson, P. F. Hopkins, T. J. Cox, and L. Hernquist, Mon. Not. R. Astron. Soc. 428, 2529 (2013a).
C. C. Hayward, P. S. Behroozi, R. S. Somerville, J. R. Primack, J. Moreno, and R. H. Wechsler, Mon. Not. R. Astron. Soc. 434, 2572 (2013b).
L.-Y. Hsu, L. L. Cowie, C.-C. Chen, A. J. Barger, and W.-H. Wang, Astrophys. J. 829, 25 (2016).
M. Jauzac, H. Dole, E. Le Floc’h, H. Aussel, K. Caputi, O. Ilbert, M. Salvato, N. Bavouzet, et al., Astron. Astrophys. 525, A52 (2011).
D. Johansson, H. Sigurdarson, and C. Horellou, Astron. Astrophys. 527, A117 (2011).
N. S. Kardashev, Astron. Rep. 28, 310 (2017).
N. S. Kardashev, I. D. Novikov, V. N. Lukash, S. V. Pilipenko, E. V. Mikheeva, D. V. Bisikalo, D. S. Wiebe, A. G. Doroshkevich, et al., Phys. Usp. 57, 1199 (2014).
A. Karim, A. M. Swinbank, J. A. Hodge, I. R. Smail, F. Walter, A. D. Biggs, J. M. Simpson, A. L. R. Danielson, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 432, 2 (2013).
S.-H. Kim, K.-i. Takemasa, Y. Takeuchi, and S. Matsuura, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 024101 (2012).
A. Klypin, G. Yepes, S. Gottlöber, F. Prada, and S. Heß), Mon. Not. R. Astron. Soc. 457, 4340 (2016).
M. P. Koprowski, J. S. Dunlop, M. J. Michałowski, M. Cirasuolo, and R. A. A. Bowler, Mon. Not. R. Astron. Soc. 444, 117 (2014).
C. G. Lacey, C. M. Baugh, C. S. Frenk, A. J. Benson, A. Orsi, L. Silva, G. L. Granato, and A. Bressan, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, 2 (2010).
G. Lagache and J. L. Puget, Astron. Astrophys. 355, 17 (2000).
D. Larson, J. Dunkley, G. Hinshaw, E. Komatsu, M. R. Nolta, C. L. Bennett, B. Gold, M. Halpern, et al., Astrophys. J. Suppl. Ser. 192, 16 (2011).
R. Leiton, D. Elbaz, K. Okumura, H. S. Hwang, G. Magdis, B. Magnelli, I. Valtchanov, M. Pannella, et al., Astron. Astrophys. 579, A93 (2015).
J. Lyu and G. H. Rieke, Astrophys. J. 841, 76 (2017).
B. Magnelli, P. Popesso, S. Berta, F. Pozzi, D. Elbaz, D. Lutz, M. Dickinson, B. Altieri, et al., Astron. Astrophys. 553, A132 (2013).
G. Marsden, P. A. R. Ade, J. J. Bock, E. L. Chapin, M. J. Devlin, S. R. Dicker, M. Griffin, J. O. Gundersen, et al., Astrophys. J. 707, 1729 (2009).
S. Matsuura, M. Shirahata, M. Kawada, T. T. Takeuchi, D. Burgarella, D. L. Clements, W.-S. Jeong, H. Hanami, et al., Astrophys. J. 737, 2 (2011).
A. Men’shchikov, Astron. Astrophys. 560, A63 (2013).
A. Men’shchikov, Astron. Astrophys. 607, A64 (2017).
A. Men’shchikov, Ph. André, P. Didelon, V. Könyves, N. Schneider, F. Motte, S. Bontemps, D. Arzoumanian, et al., Astron. Astrophys. 518, L103 (2010).
A. Men’shchikov, P. André, P. Didelon, F. Motte, M. Hennemann, and N. Schneider, Astron. Astrophys. 542, A81 (2012).
M. Michałowski, J. Hjorth, and D. Watson, Astron. Astrophys. 514, A67 (2010).
M. J. Michałowski, J. S. Dunlop, M. P. Koprowski, M. Cirasuolo, J. E. Geach, R. A. A. Bowler, A. Mortlock, K. I. Caputi, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 469, 492 (2017).
K. Mitchell-Wynne, A. Cooray, Y. Gong, M. Béthermin, J. Bock, A. Franceschini, J. Glenn, M. Griffin, et al., Astrophys. J. 753, 23 (2012).
L. M. Mocanu, T. M. Crawford, J. D. Vieira, K. A. Aird, M. Aravena, J. E. Austermann, B. A. Benson, M. Béthermin, et al., Astrophys. J. 779, 61 (2013).
A. M. Muñoz Arancibia, J. González-López, E. Ibar, F. E. Bauer, M. Carrasco, N. Laporte, T. Anguita, M. Aravena, et al., arXiv: 1712.03983 (2017).
H. T. Nguyen, B. Schulz, L. Levenson, A. Amblard, V. Arumugam, H. Aussel, T. Babbedge, A. Blain, et al., Astron. Astrophys. 518, L5 (2010).
A. G. Noble, T. M. A. Webb, E. Ellingson, A. J. Faloon, R. R. Gal, M. D. Gladders, A. K. Hicks, H. Hoekstra, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 419, 1983 (2012).
S. J. Oliver, L. Wang, A. J. Smith, B. Altieri, A. Amblard, V. Arumugam, R. Auld, H. Aussel, et al., Astron. Astrophys. 518, L21 (2010).
Y. Ono, M. Ouchi, Y. Kurono, and R. Momose, Astrophys. J. 795, 5 (2014).
I. Oteo, M. A. Zwaan, R. J. Ivison, I. Smail, and A. D. Biggs, Astrophys. J. 822, 36 (2016).
S. V. Pilipenko, M. V. Tkachev, A. A. Ermash, T. I. Larchenkova, E. V. Mikheeva, and V. N. Lukash, Astron. Lett. 43, 644 (2017).
A. Rahmati and P. P. van der Werf, Mon. Not. R. Astron. Soc. 418, 176 (2011).
G. Raymond, K. G. Isaak, D. Clements, A. Rykala, and C. Pearson, Publ. Astron. Soc. Jpn. 62, 697 (2010).
G. Risaliti and M. Elvis, Supermassive Black Holes in the Distant Universe, Ed. by A. J. Barger, Vol. 308 of Astrophys. Space Sci. Library (Springer, Netherlands, 2004), p. 187.
I. G. Roseboom, J. S. Dunlop, M. Cirasuolo, J. E. Geach, I. Smail, M. Halpern, P. van der Werf, O. Almaini, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 436, 430 (2013).
M. Safarzadeh, H. C. Ferguson, Y. Lu, H. Inami, and R. S. Somerville, Astrophys. J. 798, 91 (2015).
S. J. Schmidt, B. Ménard, R. Scranton, C. B. Morrison, M. Rahman, and A. M. Hopkins, Mon. Not. R. Astron. Soc. 446, 2696 (2015).
K. S. Scott, M. S. Yun, G. W. Wilson, J. E. Austermann, E. Aguilar, I. Aretxaga, H. Ezawa, D. Ferrusca, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, 2260 (2010).
K. S. Scott, G. W. Wilson, I. Aretxaga, J. E. Austermann, E. L. Chapin, J. S. Dunlop, H. Ezawa, M. Halpern, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 423, 575 (2012).
I. Shimizu, N. Yoshida, and T. Okamoto, Mon. Not. R. Astron. Soc. 427, 2866 (2012).
L. Silva, G. L. Granato, A. Bressan, and L. Danese, Astrophys. J. 509, 103 (1998).
J. M. Simpson, I. Smail, A. M. Swinbank, S. C. Chapman, J. E. Geach, R. J. Ivison, A. P. Thomson, I. Aretxaga, et al., Astrophys. J. 807, 128 (2015).
A. V. Smirnov, A. M. Baryshev, S. V. Pilipenko, N. V. Myshonkova, V. B. Bulanov, M. Y. Arkhipov, I. S. Vinogradov, S. F. Likhachev, et al., Proc. SPIE 8442, 84424C (2012).
S. M. Stach, I. Smail, A. M. Swinbank, J. M. Simpson, J. E. Geach, F. X. An, O. Almaini, V. Arumugam, et al., Astrophys. J. 860, 161 (2018).
J. G. Staguhn, A. Kovács, R. G. Arendt, D. J. Benford, R. Decarli, E. Dwek, D. J. Fixsen, G. C. Hilton, et al., Astrophys. J. 790, 77 (2014).
F. W. Stecker, S. T. Scully, and M. A. Malkan, Astrophys. J. 827, 6 (2016).
A. M. Swinbank, C. G. Lacey, I. Smail, C. M. Baugh, C. S. Frenk, A. W. Blain, S. C. Chapman, K. E. K. Coppin, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 391, 420 (2008).
H. Umehata, Y. Tamura, K. Kohno, R. J. Ivison, I. Smail, B. Hatsukade, K. Nakanishi, Y. Kato, et al., Astrophys. J. 835, 98 (2017).
E. Valiante, M. W. L. Smith, S. Eales, S. J. Maddox, E. Ibar, R. Hopwood, L. Dunne, P. J. Cigan, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 462, 3146 (2016).
J. D. Vieira, T. M. Crawford, E. R. Switzer, P. A. R. Ade, K. A. Aird, M. L. N. Ashby, B. A. Benson, L. E. Bleem, et al., Astrophys. J. 719, 763 (2010).
M. P. Viero, L. Moncelsi, R. F. Quadri, V. Arumugam, R. J. Assef, M. Béthermin, J. Bock, C. Bridge, et al., Astrophys. J. 779, 32 (2013).
W.-H. Wang, W.-C. Lin, C.-F. Lim, I. Smail, S. C. Chapman, X. Z. Zheng, H. Shim, T. Kodama, et al., Astrophys. J. 850, 37 (2017).
H.-Y. Wu and O. Doré, Mon. Not. R. Astron. Soc. 467, 4150 (2017).
M. Zeballos, I. Aretxaga, D. H. Hughes, A. Humphrey, G. W. Wilson, J. Austermann, J. S. Dunlop, H. Ezawa, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 479, 4577 (2018).
M. Zemcov, A. Blain, M. Halpern, and L. Levenson, Astrophys. J. 721, 424 (2010).
Funding
The work of A.A. Ermash and S.V. Pilipenko was supported by project N01-2018 of the Program ‘‘New Scientific Groups of the Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences.’’ The work of V.N. Lukash was supported by the Russian Foundation for Basic Research (project no. 19-02-00199). This publication was supported Project KP 19-270 of the Russian Academy of Sciences.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Translated by V. Astakhov
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Ermash, A.A., Pilipenko, S.V. & Lukash, V.N. Estimates of Extragalactic Background and Confusion Noise Parameters for the Millimetron Telescope. Astron. Lett. 46, 298–311 (2020). https://doi.org/10.1134/S1063773720050023
Received:
Revised:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1134/S1063773720050023