[論文レビュー] EMBERS I: Low redshift post-starburst galaxies are frequently depleted in molecular gas relative to star forming progenitors

Ben Rasmussen, María J. Jiménez-Donaire+11 more|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2026

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 0

ひとこと要約

EMBERS 調査は大規模な PSB サンプルに対して Hi および CO の均質で多段階的な視点を提供し、PSB は通常、分子ガスが星形成対照に比べてガス不足であることを示す。サンプル全体にわたって多様なガス貯蔵を持つ。

ABSTRACT

The cold gas content of post-starburst galaxies (PSBs) provides important insight into the mechanisms that drive rapid quenching, but a multiphase assessment of both the atomic and molecular gas in PSBs does not yet exist. We introduce the Ensemble of Multiphase Baryons Evolving in Rapidly-quenching Systems, or EMBERS, a homogeneously selected, nearly mass- and redshift-complete survey of the global atomic (HI) and molecular gas (H2) in PSBs, observed with the Five Hundred-metre Aperture Spherical Telescope (FAST) and the Institut de radioastronomie millimetrique (IRAM) 30m telescope. We present new CO(1-0) observations for 52 PSBs with the IRAM 30m, which, combined with 9 archival observations, gives a total H2 sample of 61, of which 58/61 have ancillary HI measurements. We detect CO(1-0) in 34/61 galaxies, corresponding to molecular gas fractions (fH2 = MH2/M*) ranging from two to 250 per cent. By comparing with a stellar-mass matched star-forming (SF) control sample from xCOLD GASS, we find that PSBs on average are 0.3-0.6 dex depleted in H2. However, considering both HI and H2, individual PSBs host diverse gas reservoirs ranging from gas-rich in both phases, elevated in one phase, or gas-poor, the latter of which is common at lower stellar mass. The existence of gas-normal and gas-depleted PSBs in both phases suggests that some PSBs may rejuvenate their star formation, but the rapid shutdown of star formation in others is likely terminal. Despite this diversity, the majority of EMBERS PSBs are gas-poor compared to SF controls, with the typical PSB hosting gas reservoirs intermediate to those found in star-forming and quenched galaxies.

研究の動機と目的

• PSB の冷却ガスを調べることで急速な急性抑制の研究を動機づける。
• Hi および CO 測定を備えた均質で質量・赤方偏移完全な EMBERS PSB サンプルを構築する。
• 分子ガス質量比を定量化し、PSB を質量整合の星形成対照群（xCOLD GASS 由来）と比較する。

提案手法

• IRAM 30m による新しい CO(1–0) 観測を 52 PSB、併用して 9 件のアーカイブ CO 測定を組み合わせ、61 個の H2 測定を得る。
• Hi 測定は FAST およびアーカイブ源から取得し、Hi がほぼ全数（58/61）を占める PSB データセットを形成する。
• CO フラックスは標準的な放射遷移方程式を用いて L′CO に変換（SCO, νobs, DL, z の補正）。
• 分子ガス質量 MH2 は固定換算係数 αCO = 4.3 M⊙ (K km s−1 pc2)−1 で計算。
• 3 段階の検出アプローチ：S/N ≥ 5 で確実な CO 検出、3 < S/N < 5 は保守的に扱う準確実ケース、検出なしは 3σ 上限。
• 誤差予算は xCOLD GASS の処方に従い、較正不確かさと線幅に基づくフラックス誤差を含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低赤方偏移 PSB における分子ガス含量（MH2）と分子ガス分率 fH2 はどれくらいか。
• RQ2 PSB のガス含量は Hi および H2 相で質量整合の星形成（SF）銀河とどのように比較されるか。
• RQ3 Hi–H2 ガス貯蔵には多様性があり、再活性化と終末的抑制の両方を示唆するか。
• RQ4 観測されたガス相特性は PSB の抑制機構（例：AGN フィードバック、ガス除去、消費）にどのような示唆を与えるか。

主な発見

• PSB は平均して SF コントロールと比較して H2 が ∼0.3–0.6 dex 枯渇している。
• H2 データを持つ 61 PSB のうち 34 は CO 検出、58 は Hi 測定があり、Hi+H2 の併存調査が可能。
• PSB は Hi および H2 の両方でガス過多な状態からガス貧乏な状態まで、ガス相状態の範囲を示し、ガス貧乏系は低い星形成質量でより一般的。
• PSB のガス貯蔵は SF と抑制銀河の間の中間的な位置にあり、再活性化と終末的抑制の両方の経路を示唆している。
• 全体的に H2 枯渇が進んでいても、いくつかの PSB はなお substantial な原子ガスを保持しており、急速な抑制中の複雑な多相ガス進化を示す。