[論文レビュー] The Herschel Virgo Cluster Survey. XIX. Physical properties of low luminosity FIR sources at $z
本研究は、Virgo銀河団内の低輝度遠赤外源を、深さのあるHerschelデータを用いて分析し、星形成率、星族質量、およびダスト特性を調査する。800個のメインサンプルおよび5,000個の拡張サンプルの源に対してMAGPHYSおよびCIGALEを用いたSEDフィッティングを適用した結果、低質量銀河（M∗ < 1×10¹⁰ M⊙）はマインシーケンス上に位置し、局所のスパイラル銀河に類似しているが、高質量銀河（M∗ > 3×10¹⁰ M⊙）は星形成が抑制されており、早期のクエンチングが示唆される。ダスト輝度は、銀河の進化段階とアセンブリーフェーズの区別に有効である。
The Star formation rate (SFR) is a crucial parameter to investigate galaxy evolution. At low redshift the cosmic SFR density declines smoothly, and massive active galaxies become passive, reducing their star formation activity. This implies that the bulk of the SFR density at low redshift is mainly driven by low mass objects. We investigate the properties of a sample of low luminosity Far-Infrared (FIR) sources selected at 250 microns from Pappalardo et al. (2015). We have collected data from Ultraviolet to FIR to perform a multi-wavelengths analysis. The main goal is to investigate the correlation between SFR, stellar mass, and dust mass for a galaxy population with a wide range in dust content and stellar mass, including the low mass regime that most probably dominates the SFR density at low z. We define a main sample of ~800 sources with full Spectral Energy Distribution (SED) coverage between 0.15 < lambda < 500 microns and an extended sample with ~5000 sources in which we remove the constraints on the Ultraviolet and Near-Infrared bands. We analyze both samples with two different SED fitting methods: MAGPHYS and CIGALE. In the SFR versus stellar mass plane our samples occupy a region included between local spirals and higher redshift star forming galaxies. The galaxies subsample with the higher masses (M* > 3e10 Msol) does not lie on the main sequence, but shows a small offset, as a consequence of the decreased star formation. Low mass galaxies (M* < 1e10 Msol) settle in the main sequence with SFR and stellar mass consistent with local spirals. Deep Herschel data allow the identification of a mixed galaxy population, with galaxies still in an assembly phase, or galaxies at the beginning of their passive evolution. We find that the dust luminosity is the parameter that discriminates these two galaxy populations.
研究の動機と目的
- z < 0.5における低輝度遠赤外源の物理的性質を理解すること。これらは低赤方偏移における宇宙の星形成率密度を支配している可能性がある。
- 広範な銀河質量およびダスト含有量の範囲において、星形成率、星族質量、およびダスト質量の相関を調査すること。
- 多波長SED解析に基づき、低質量銀河がまだアセンブリーフェーズにあり、または受動的進化への移行段階にあるかどうかを特定すること。
- 低星形成活動を示す銀河の進化段階を区別する際のダスト輝度の役割を評価すること。
提案手法
- 0.15 μmから500 μmまでの全SEDカバレッジを持つ約800個の源からなるメインサンプルと、緩いUVおよび近赤外制約を持つ約5,000個の源からなる拡張サンプルを構築した。
- MAGPHYSおよびCIGALEという2つの独立したコードを用いてSEDフィッティングを実施した。両コードは、単純星族集団ライブラリとダスト放射テンプレートの組み合わせとして銀河をモデル化する。
- SEDフィッティングの出力結果を用いて、星形成率、星族質量、ダスト質量、およびダスト輝度といった主要な物理的パラメータを導出した。
- サンプル全体におけるSFR–M∗関係を比較し、マインシーケンスからの逸脱を特定し、進化状態を推定した。
- 中赤外発光レベルを評価するために中央値SEDを分析したが、低SFRにもかかわらず、従来の予測を上回る中赤外発光が観測された。
- ダスト輝度が、星形成が活発に進行中の銀河と星形成が抑制され始めた銀河を区別する能力を評価した。
実験結果
リサーチクエスチョン
- RQ1z < 0.5における低輝度FIR源は、星形成率–星族質量平面にどのように分布し、局所のスパイラル銀河や高赤方偏移の星形成銀河とどのように比較できるか？
- RQ2低質量銀河（M∗ < 1×10¹⁰ M⊙）はどれほどマインシーケンスに従うか？これはその進化状態に何を示唆するか？
- RQ3ダスト輝度は、まだアセンブリーフェーズにあり、または星形成が抑制され始めた銀河を区別する上で果たす役割は何か？
- RQ4低SFRおよび低FIR輝度を示す銀河が、なぜ従来の予測よりも高い中赤外発光を示すのか？
- RQ5低輝度源の物理的性質は、z < 1における宇宙の星形成率密度の低下とどのように関連しているか？
主な発見
- 低質量銀河（M∗ < 1×10¹⁰ M⊙）はSFR–M∗平面でマインシーケンス上に位置し、局所のスパイラル銀河と同等の星形成率および星族質量を示している。
- 高質量銀河（M∗ > 3×10¹⁰ M⊙）はマインシーケンスから逸脱しており、星形成が抑制されているためわずかなオフセットを示しており、早期のクエンチングが示唆される。
- サンプルの中央値SEDは、低星形成率にもかかわらず、従来の予測を上回る中赤外発光を示している。
- ダスト輝度は、アセンブリーフェーズにあり、または受動的進化への移行段階にある銀河を効果的に区別できる。
- サンプルには、まだアセンブリーフェーズにあるか、星形成が抑制され始めた銀河の混合集団が含まれており、ダスト輝度が進化段階の主要な診断指標である。
- 結果は、マインシーケンスが最終的な平衡状態ではなく、特に低質量系においてクエンチングの前段階である不安定な段階であるという考えを支持している。
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