[論文レビュー] Color Gradients in Galaxies Out to z~3: Dependence on Galaxy Properties

N. Welikala, Jean‐Paul Kneib|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、HST/ACSデータを用いて、赤方偏移z~3までの3,248個の銀河の色勾配を分析した。中心部が周辺部よりも青くなる傾向が赤方偏移とともに増大し、z~2.5でピークに達し、0.4マグニチュードの差を示した。これは中心部の星形成を示唆している。これらの勾配は、明るさ、光度、形態に依存し、弱いレインズ形状測定に系統的バイアスをもたらすため、今後の宇宙論的調査では補正モデルの導入が不可欠である。

ABSTRACT

Using HST/ACS observations, we measure the color gradients of 3248 galaxies in the GOODS-South field out to z~3 and i_{AB}<25.5 and characterize their dependence on galaxy properties (luminosity, apparent magnitude, galaxy size, redshift and morphological type). The color gradient is measured by the difference of v-i color outside (R_{50}1, galaxies show increasingly bluer cores while the color of the outskirts does not change as rapidly. At z~2.5 and -22.0=2 is concentrated in their central regions. These color gradients and their dependence on galaxy properties could also have a significant impact on shear measurements in upcoming weak lensing cosmological surveys.

研究の動機と目的

• z~3までの銀河における色勾配を特徴づけ、明るさ、光度、サイズ、赤方偏移、形態などの観測可能な性質にどのように依存するかを定量化すること。
• 赤方偏移に伴う半径方向の色変化の進化を調査し、特に高赤方偏移において星形成が銀河中心に集中しているかどうかを検討すること。
• 固有の色勾配が弱いレインズ形状測定に与える影響を評価すること、特に近い将来の宇宙望遠鏡および地上望遠鏡の調査において重要である。
• 銀河の色と光度赤方偏移情報を利用したPSF誘発形状バイアスの補正の統計的根拠を提供すること。

提案手法

• 銀河の内側領域（r < R50）と外側領域（R50 ≤ r < 2R50）の色差を比較することで、v-i色勾配を測定する。
• i_AB < 25.5 で z ≤ 3 の3,248個の銀河について、GOODS-South領域のHST/ACS画像を用いて高分解能マルチバンド光度を取得する。
• 体積制限付きサブサンプルをスタッキングすることで、赤方偏移と絶対等級の関数としての半径方向色変化を調査する。
• 顕在等級、光度、形態的タイプ、赤方偏移などの銀河特性に依存する色勾配の依存関係を分析する。
• 波長依存性のあるPSFと空間的に変化する銀河スペクトルを想定し、色勾配が弱いレインズにおけるPSFスメアリングに与える影響をシミュレーションでモデル化する。
• 銀河の色勾配と光度赤方偏移を組み合わせた補正フレームワークを提案し、宇宙望遠鏡および地上観測の両方の形状測定に適用可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z~0からz~3にかけて、銀河の色勾配はどのように赤方偏移とともに変化するか？
• RQ2 色勾配は銀河の光度、顕在等級、サイズ、形態的タイプにどのように依存するか？
• RQ3 観測色が青い銀河では色勾配が強く、星形成の場所にどのような意味を持つのか？
• RQ4 色勾配は弱いレインズ形状測定にどの程度系統的バイアスをもたらすか？
• RQ5 光度赤方偏移と統合色を用いて、色勾配を効果的にモデル化できるか。また、弱いレインズ調査におけるPSFスメアリング補正に応用可能か？

主な発見

• 色勾配はz~1からz~2にかけて増大し、z~2.5でピークに達し、-22.0 < M_I ≤ -21.0 の銀河では中心部と周辺部の間で中央値が0.4マグニチュードの勾配を示した。
• z~2.5において、銀河の中心部と外周部の間でv-i色に平均0.4マグニチュードの差が観測され、強い中心部の星形成を示唆している。
• 青い銀河では、周辺部に対して中心部がより青い色を示し、高赤方偏移系において中心部の星形成活動が強化されていることを示唆している。
• 色勾配は顕在等級と強く相関しており、i_AB ~ 25.5 で中央値が0.24マグニチュードに達した。
• z < 0.5 では銀河の中心部が周辺部よりもわずかに赤いが、z > 1 では逆転し、中心部がますます青くなる傾向を示した。
• 観測された色勾配は、z > 1 における星形成が銀河中心に偏って集中していることを示しており、自己調節フィードバック機構と整合的である。