[論文レビュー] Galaxy and Mass Assembly (GAMA): maximum likelihood determination of the luminosity function and its evolution

J. Loveday, P. Norberg+7 more|arXiv (Cornell University)|May 5, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、GAMA-II調査において半径密度の変動および明るさ／密度の進化を補正するように修正された連続的最尤推定法（JSWML）を提案し、rバンドの明るさ関数（LF）とその進化を同時に測定する。青銀河は赤銀河よりも明るさの進化が強く（約0.5 magの減光）、明るさ密度の進化も顕著であり、明るさと密度の進化パラメータ間に顕著なデゲネラシーが存在する。

ABSTRACT

We describe modifications to the joint stepwise maximum likelihood method of Cole (2011) in order to simultaneously fit the GAMA-II galaxy luminosity function (LF), corrected for radial density variations, and its evolution with redshift. The whole sample is reasonably well-fit with luminosity (Qe) and density (Pe) evolution parameters Qe, Pe = 1.0, 1.0 but with significant degeneracies characterized by Qe = 1.4 - 0.4Pe. Blue galaxies exhibit larger luminosity density evolution than red galaxies, as expected. We present the evolution-corrected r-band LF for the whole sample and for blue and red sub-samples, using both Petrosian and Sersic magnitudes. Petrosian magnitudes miss a substantial fraction of the flux of de Vaucouleurs profile galaxies: the Sersic LF is substantially higher than the Petrosian LF at the bright end.

研究の動機と目的

• 半径密度の変動と宇宙的進化が存在する状況下で、銀河明るさ関数（LF）を信頼性高く測定するための手法を開発すること。
• 赤方偏移の範囲が z ≈ 0.35 のGAMA-II調査において、明るさおよび数密度の進化を補正すること。
• 明るさと密度の変化の観点から、青銀河と赤銀河の集団の進化を比較すること。
• シミュレーテッドデータを用いた検証と、局所のSDSSデータとの比較を通じて、手法の信頼性を評価すること。
• PetrosianおよびSérsicの明るさを用いて進化補正されたLFを提供し、標準的光度測定における光度損失を強調すること。

提案手法

• Cole（2011）の連続的最尤推定法（JSWML）を、半径密度補正および進化モデル化を組み込む形で適応した手法。
• 調査領域内の半径密度の過剰を補正するため、密度補正済みのVmax値を用いる。
• 赤方偏移の各ビンで、非パラメトリックなLF推定値と進化パラメータ（明るさの進化Qe、密度の進化Pe）を同時にフィットする。
• スロープが3以上のスペクトロスコピック赤方偏移を持つGAMA-IIデータに、PetrosianおよびSérsicの明るさを適用する。
• 手法の性能をテストし、真のLFおよび進化パラメータの回復を検証するために、シミュレーテッドデータを用いる。
• 正確性と一貫性を評価するため、結果を局所のSDSSデータと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 明るさに制限のある調査において、顕著な半径密度の変動と宇宙的進化が存在する場合、銀河明るさ関数をどのように正確に測定できるか？
• RQ2 GAMA-II調査における観測されたLFに、明るさの進化と数密度の進化がそれぞれどの程度寄与しているか？
• RQ3 青銀河と赤銀河の集団における進化パラメータはどのように異なるか？
• RQ4 Petrosian明るさはSérsic明るさと比較して、明るさ関数をどの程度低く見積もっているか？
• RQ5 QeとPeの間のデゲネラシーが存在するにもかかわらず、この手法は真のLFおよび進化パラメータを信頼性高く回復できるか？

主な発見

• 全銀河集団は、z ≈ 0.5 の時点からrバンドで約0.5 magの明るさの減光を示し、共動的数密度は約1.6倍減少している。
• 青銀河は赤銀河よりも顕著に強い明るさの進化を示しており、明るさ密度の進化は約5σの有意差がある。
• Sérsic明るさから得られた明るさ関数は、Petrosian明るさから得られたものよりも明るい端で顕著に高く、後者では光度が損なわれているためである。
• Schechter関数では明るさ関数がうまく記述できないことが判明した。特に赤銀河では、明るい側および暗い側の過剰なカウントが顕著である。
• 明るさの進化（Qe）と密度の進化（Pe）の間にはデゲネラシーが存在し、Qe ≈ 1.4 - 0.4Pe の関係にある。このため、個々のパラメータの正確な制約は限定的である。
• シミュレーションおよびSDSSデータとの比較により、この手法は進化補正済みLFを非常に高い精度で回復できている。