[論文レビュー] The ages, metallicities and element abundance ratios of massive quenched galaxies at z~1.6

Masato Onodera, C. M. Carollo+9 more|arXiv (Cornell University)|Nov 18, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 9被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、Subaru/MOIRCSを用いた深さのある近赤外分光計測を用いて、z≈1.6における24個の質量が大きく停止した銀河の星族特性を分析した。合成スペクトルにおけるLick吸収ラインインデックスの測定により、平均年齢は約1.1 Gyr、[Z/H] = 0.24、[α/Fe] = 0.31が得られ、z≈2.3で約1 Gyrにわたる急速な星形成を示唆する。この結果から、当時の主系列銀河が、これらの停止銀河の最も可能性の高い前身と特定された。

ABSTRACT

We investigate the stellar population properties of a sample of 24 massive quenched galaxies at $1.25

研究の動機と目的

• z≈1.6における質量が大きく停止した銀河の星形成歴および停止後の進化を制約すること。
• 銀河の星族特性（年齢、金属量[Z/H]、[α/Fe]）を、静止系光学Lickインデックスを用いて同定すること。
• 導出された形成 timescale および金属量と高赤方偏移における主系列銀河の性質を比較することで、妥当な前身星形成銀河を同定すること。
• これらの高赤方偏移における停止銀河が、類似した速度分散を示す局所の質量が大きく早期型の銀河へ被動的進化するかどうかを検証すること。

提案手法

• COSMOS領域に位置する24個の質量が大きく停止した銀河（1.25 < z_spec < 2.09）に対して、Subaru/MOIRCSを用いた深さのある近赤外分光計測を実施した。
• 個々の銀河スペクトルを合成し、高SN比の静止系光学合成スペクトルを作成し、Lick吸収ラインインデックスを測定した。
• 星族合成モデルを用いて、測定されたラインインデックスから、光度加重平均年齢、[Z/H]、[α/Fe]を導出した。
• 導出された星族パラメータを、類似した速度分散を示す局所の早期型銀河と比較し、z=0までの被動的進化の妥当性を評価した。
• 停止前の一定SFRを仮定して、[α/Fe]値から星形成timescaleを推定した。
• 推定された形成赤方偏移を用いて、z≈2.3における主系列上に位置する可能性の高い前身星形成銀河を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z≈1.6における質量が大きく停止した銀河の平均星族特性（年齢、金属量、[α/Fe]）は何か？
• RQ2 これらの銀河がz=0まで被動的進化し、類似した速度分散を示す局所の質量が大きく早期型の銀河と一致するか？
• RQ3 観測された[α/Fe]比から示唆される星形成timescaleは何か？ そしてそれは停止プロセスの理解に何を明らかにするか？
• RQ4 年齢と金属量に基づいて、これらの銀河の大部分の星質量がどの赤方偏移で形成されたと推定されるか？
• RQ5 どの高赤方偏移星形成銀河が、これらの停止銀河の最も可能性の高い前身であるか？

主な発見

• サンプルにおける星族の平均年齢は log(age/Gyr) = 0.04_{-0.08}^{+0.10} であり、約1.1 Gyrに相当する。
• 金属量[Z/H]は 0.24_{-0.14}^{+0.20} と測定され、超太陽系金属量を示している。
• [α/Fe]比は 0.31_{-0.12}^{+0.12} であり、1 Gyr未満の短い星形成timescaleと整合的である。
• 年齢と宇宙論的進化に基づき、星の大部分が形成されたと推定される形成赤方偏移は z_f ≈ 2.3 である。
• 停止直前の推定された単位質量星形成率は ≈1 Gyr⁻¹ であり、2.5×10¹¹ M☉の銀河ではSFRが約200 M☉ yr⁻¹に相当する。
• これらの特性は、これらの銀河がz≈2.3における主系列上に位置する質量が大きな星形成銀河の子孫であることに一致しており、それらが最も可能性の高い前身と特定された。