[論文レビュー] Stellar population properties for 2 million galaxies from SDSS DR14 and DEEP2 DR4 from full spectral fitting

Johan Comparat, Claudia Maraston+14 more|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 2017

Spectroscopy and Chemometric Analyses被引用数 19

ひとこと要約

本研究では、SDSS DR14 および DEEP2 DR4 の 200 万個の銀河について、Firefly コードと Maraston & Strömbäck (2011) モデルを用いたフルスペクトルフィッティングにより、星族の性質（年齢、金属量、チリの赤み、星の質量、星形成歴）を提示する。S/N > 20 の場合、星の質量の精度は 0.2 デキシタル・エクスパンション（dex）を達成しており、0.83 < z < 1.03 の [OII] で選別された DEEP2 銀河において、初めて 10⁹ から 10¹¹.⁵ M☉ の間で平坦な星の質量関数が示された。

ABSTRACT

We determine the stellar population properties - age, metallicity, dust reddening, stellar mass and the star formation history - for all spectra classified as galaxies that were published by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS data release 14) and by the DEEP2 (data release 4) galaxy surveys. We perform full spectral fitting on individual spectra, making use of high spectral resolution stellar population models. Calculations are carried out for several choices of the model input, including three stellar initial mass functions and three input stellar libraries to the models. We study the accuracy of parameter derivation, in particular the stellar mass, as a function of the signal-to-noise of the galaxy spectra. We find that at low redshift, a signal to noise ratio per pixel around 20 (5) allows a statistical accuracy on $\\log_{10}(M^{*}/M_{\\odot})$ of 0.2 (0.4) dex, for the Chabrier IMF. For the first time, we study DEEP2 galaxies selected by their \\OII luminosity in the redshift range $0.83&lt;z&lt;1.03$, finding that they are consistent with a flat number density in stellar mass in the range $10^9&lt;M/M_{\\odot}&lt;10^{11.5}$. We find the resulting stellar mass function based on SDSS or eBOSS in agreement with previous studies (Maraston et al. 2013). We publish all catalogs of properties as well as model spectra of the continuum for these galaxies as a value added catalog of the fourteenth data release of the SDSS. This catalog is about twice as large as its predecessors (DR12) and will aid a variety of studies on galaxy evolution and cosmology.

研究の動機と目的

• フルスペクトルフィッティングを用いて、200 万個の銀河の正確な星族の性質（年齢、金属量、チリ、星の質量、星形成歴）を導出すること。
• S/N 比とモデル選択の依存性を評価することで、星の質量測定の精度を向上させること。
• 0.83 < z < 1.03 の DEEP2 サーベイにおける [OII] で選別された銀河の星の質量関数を、初めて調査すること。
• 星の質量がきわめて厳密に制約された銀河の数を倍増させる形で、ポートスマス SDSS 銀河性質データベースを拡張すること。
• SDSS DR14 および DEEP2 DR4 の星族パラメータとモデル連続スペクトルの包括的かつ公開可能な付加的データベースをリリースすること。

提案手法

• SDSS DR14 および DEEP2 DR4 の個々の銀河スペクトルに対して、Firefly フィッティング手順を用いてフルスペクトルフィッティングを実施した。
• 初期質量関数（IMF）を3種類、星の分光ライブラリを3種類用いた Maraston & Strömbäck (2011) 星族モデルを用い、モデルの系統的誤差を評価した。
• ピクセルごとの S/N 比を関数として、パラメータの不確実性を計算し、精度を評価した。
• SCIAMA のハイパフォーマンスコンピューティングクラスタを用いて、270 万個の銀河にフィッティングパイプラインを適用した。
• 合成テストを用いた妥当性確認と、先行研究との比較により、一貫性を確認した。
• 全銀河の星族パラメータとモデル連続スペクトルの公開データベースを生成した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河スペクトルの S/N 比に応じて、星の質量測定の精度はどのようになるか？
• RQ2 SDSS DR14 および DEEP2 DR4 の 200 万個の銀河において、星族の性質（年齢、金属量、チリ、星形成歴）はどのように分布しているか？
• RQ3 0.83 < z < 1.03 の DEEP2 サーベイにおける [OII] で選別された銀河の星の質量関数は何か？
• RQ4 フルスペクトルフィッティングで得られた星族の性質は、従来のバンド幅フィッティング（SED）結果とどのように異なるか？
• RQ5 SDSS および eBOSS の結果は、文献に既存の星の質量関数とどの程度一致するか？

主な発見

• SDSS 銀河において、ピクセルあたり S/N > 20 の場合、Chabrier IMF では星の質量が 0.2 デキシタル（dex）の統計的精度で測定可能である。
• S/N ≈ 5 の場合、同じ IMF では星の質量精度は 0.4 デキシタル（dex）に低下する。
• 0.83 < z < 1.03 の [OII] ルミノシティで選別された DEEP2 銀河は、10⁹ < M/M☉ < 10¹¹.⁵ の範囲で、星の質量における数密度分布が平坦であることが示された。
• SDSS および eBOSS から導出された星の質量関数は、先行研究（例：Maraston et al. 2013）と整合的である。
• 本データベースには、約 270 万個の銀河の星族パラメータとモデル連続スペクトルが含まれており、以前の SDSS 付加的データベースの規模を倍増させた。
• 本研究は、DEEP2 サーベイにおける [OII] で選別された発光線銀河について、初めてフルスペクトルフィッティング分析を実施し、半古典的モデルと整合的な多様な星族の性質を明らかにした。