[論文レビュー] The environmental dependence of the stellar mass function at z~1: Comparing cluster and field between the GCLASS and UltraVISTA surveys

R. F. J. van der Burg, Adam Muzzin+10 more|Americanae (AECID Library)|Apr 19, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 72被引用数 60

ひとこと要約

本研究では、GCLASS調査を用いて赤方偏移z~1の巨大銀河団における星族質量関数（SMF）とUltraVISTAからのフィールド銀河を比較し、深さのある光度測定とスペクトロスコピック赤方偏移を用いて汚染を補正した。その結果、銀河団環境では準安定銀河の割合が顕著に高く、SMFの形状が急峻になることが判明した。45%のフィールド的星形成銀河が銀河団で停止しており、これはz~1において環境駆動型の停止が支配的であることを示唆している。

ABSTRACT

We present the stellar mass functions (SMFs) of star-forming and quiescent galaxies from observations of 10 rich clusters in the Gemini Cluster Astrophysics Spectroscopic Survey (GCLASS) in the redshift range 0.86

研究の動機と目的

• 高赤方偏移銀河団（z~1）における星族質量関数（SMF）を測定し、フィールドと比較することで環境依存性を理解すること。
• 高密度の銀河団環境と低密度のフィールド領域におけるSMFの形状と正規化が異なるかどうかを調査すること。
• z~1における星形成銀河が準安定銀河に変換される過程における環境駆動型の停止の役割を定量化すること。
• 質量駆動型と環境駆動型の停止メカニズムが、環境にかかわらず同じSMF形状を生み出すように協調するかどうかを検証すること。
• GCLASS調査の深さのあるスペクトロスコピック赤方偏移を用いて、光度測定による汚染を補正し、SMFの正確性を向上させること。

提案手法

• 10個のGCLASS銀河団のK_sバンド選択多波長光度測定カタログ（11バンド、uから8μm）を構築し、星族質量と光度赤方偏移を推定した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティング手法を用いて星族質量を導出し、復元フレームU-V対V-J図を用いて星形成銀河または準安定銀河に分類した。
• GCLASS調査のスペクトロスコピック赤方偏移（1282個の銀河）を用いて、銀河団メンバーとしての誤検出（偽陽性）および見逃し（偽陰性）を補正した。
• スペクトロスコピック完全性と純度を用いて、光度測定の数え上げを補正し、銀河団SMFをキャリブレーションした。
• 銀河団およびフィールド環境におけるSMFにSchechter関数をフィットし、正規化（M*）と明るさの端末勾配（α）を比較した。
• 質量駆動型と環境駆動型の両方の停止を組み合わせた停止モデルを開発し、銀河団で停止する銀河の割合を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z~1の銀河団とフィールドにおける星族質量関数の形状と正規化は、どのように異なるか？
• RQ2 z~1の銀河団環境では、フィールドの星形成銀河の何パーセントが停止するか？
• RQ3 異なる停止メカニズム（質量対環境）があるにもかかわらず、準安定銀河と星形成銀河のSMF形状が異なる環境でも類似したままであるか？
• RQ4 観測された全SMFの差は、主に銀河の停止に及ぼす環境的要因に起因しているか？
• RQ5 宇宙的分散や調査の深さが、銀河団およびフィールドサンプルにおける観測SMFにどの程度影響を及ぼすか？

主な発見

• 銀河団における全星族質量関数は、フィールドよりも顕著に急峻であり、主に高密度環境における準安定銀河の割合が高いことに起因する。
• 準安定銀河および星形成銀河のSchechterパラメータ（αおよびM*）は、銀河団とフィールドで不確かさの範囲内で一致しており、類似した固有のSMF形状を示している。
• 低質量銀河（M* < 10^10 M☉）が銀河団ではフィールドと比べて相対的に不足しており、銀河団では質量の集積または停止効率が高まっている可能性を示唆している。
• 全物質密度で正規化した場合、銀河団では全星族質量範囲で銀河の過剰が顕著に見られ、高密度環境では星形成効率が高まっていることを示している。
• 単純な停止モデルでは、45^{+4}_{-3}%の星形成銀河が、フィールドでは活動的のままであるが、z~1の銀河団環境では停止すると推定された。
• 環境にかかわらずSMF形状が類似していることから、異なる停止メカニズム（質量対環境）が作用しているとしても、それらが同様のSMF形状を生み出すように協調していることが示唆される。