[論文レビュー] The VIMOS-VLT Deep Survey: Evolution of the galaxy luminosity function up to z=2 in first epoch data

O. Ilbert, L. Tresse+45 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Sep 6, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 35被引用数 182

ひとこと要約

本稿は、VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) を用いて、z=0.05 から z=2 にかけての銀河の等級関数 (LF) の最初の包括的測定を提示する。11,034個のスペクトロスコピック赤方偏移を用い、LF用のアルゴリズム (ALF) を適用した。その結果、LFに顕著な進化が見られ、特徴的等級 M∗ が、静止系U帯からI帯までで1.0–2.5 mag 明るくなった。また、明るさの低い端の勾配は、z=0.05 から z=1 にかけて Δα ≈ -0.3 だけ急峻化しており、銀河形成および合体プロセスの顕著な進化を示している。

ABSTRACT

We investigate the evolution of the galaxy luminosity function from the VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) from the present to z=2 in five (U, B, V, R and I) rest-frame band-passes. We use the first epoch VVDS deep sample of 11,034 spectra selected at 17.5 <= I_{AB} <= 24.0, on which we apply the Algorithm for Luminosity Function (ALF), described in this paper. We observe a substantial evolution with redshift of the global luminosity functions in all bands. From z=0.05 to z=2, we measure a brightening of the characteristic magnitude M* included in the magnitude range 1.8-2.5, 1.7-2.4, 1.2-1.9, 1.1-1.8 and 1.0-1.6 in the U, B, V, R and I rest-frame bands, respectively. We confirm this differential evolution of the luminosity function with rest-frame wavelength, from the measurement of the comoving density of bright galaxies (M < M*(z=0.1)). This density increases by a factor of around 2.6, 2.2, 1.8, 1.5, 1.5 between z=0.05 and z=1 in the U, B, V, R, I bands, respectively. We also measure a possible steepening of the faint-end slope of the luminosity functions, with Δα~ -0.3 between z=0.05 and z=1, similar in all bands.

研究の動機と目的

• z=0.05 から z=2 にかけて、複数の静止系波長帯域における銀河等級関数 (LF) の進化を測定すること。
• 星形成および合体プロセスが銀河等級関数の進化に与える影響を、波長依存的なLFの進化を分析することで解明すること。
• LFの明るさの低い端の勾配が赤方偏移とともに変化するかどうかを特定し、低質量銀河形成の変化を示唆すること。
• 光度赤方偏移によるバイアスを避けるために、大規模でスぺクトロスコピックに完全なサンプルを用いて、LFの進化に対する強固な制約を提供すること。
• VVDSの初回エポックデータを用いて、低赤方偏移における基準となるLFを確立すること。

提案手法

• 本研究では、11,034個のスぺクトロスコピック赤方偏移が、IAB等級範囲 17.5 ≤ IAB ≤ 24.0 に選択された VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) 初回エポックデータを用いる。
• LFのSchechter関数パラメータ (M∗, α, φ∗) を計算するために、LF用のアルゴリズム (ALF) を用いる。5つの静止系バンド（U, B, V, R, I）で計算を行う。
• 各赤方偏移および等級のビンにおける銀河の共動体積密度を推定するために、1/Vmax 法を用いる。
• LFはSchechter関数でモデル化される：Φ(M) dM = Φ∗ (10^(0.4(M∗−M))) exp(−10^(0.4(M∗−M))) dM であり、M∗ は特徴的等級として定義される。
• 結果の妥当性を確認するため、明るさの低い端の勾配 α は C+ 法および SWML 法を用いて測定し、互いに照合する。
• 選択効果を考慮し、尤度の等高線 (2Δlnℒ = 1) を用いて誤差推定を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z=0.05 から z=2 にかけて、静止系U帯からI帯にかけての銀河等級関数の特徴的等級 M∗ はどのように進化するか？
• RQ2 LFの明るさの低い端の勾配 α は赤方偏移とともに変化するか？ もし変化するならば、その変化量はどれくらいか？
• RQ3 静止系U帯からI帯にかけて、z=0.05 から z=1 にかけて、明るい銀河 (M ≤ M∗(z=0.1)) の共動体積密度はどのように変化するか？
• RQ4 LFの進化は波長依存的であり、青帯では星形成、赤帯では構造成長の寄与が顕著に現れるか？
• RQ5 スぺクトロスコピック赤方偏移から得られるLFパラメータと、光度赤方偏移に基づくものとの差異はどの程度か？

主な発見

• Uバンドでは、z=0.05 から z=2 にかけて特徴的等級 M∗ が1.8–2.5 mag 明るくなった。Iバンドでは、1.0–1.6 mag 明るくなった。
• Uバンドでは、z=0.05 から z=1 にかけて明るい銀河 (M ≤ M∗(z=0.1)) の共動体積密度が2.6倍に増加した。Iバンドでは1.5倍に増加した。
• 明るさの低い端の勾配 α は、z=0.05 から z=1 にかけて Δα ≈ -0.3 だけ急峻化しており、5つの静止系バンドすべてで一貫している。
• M∗ の進化は、青帯 (U, B) で最も強く、星形成駆動の明るさ増加が短波長で顕著に進化していることを示している。
• LFの進化は、星形成の増加と合体活動の増加の組み合わせと整合的であり、特に z < 1 で最も顕著な変化が観測された。
• ALF法は、信頼性の高い誤差推定を伴ってLFパラメータを的確に回復でき、深さのあるスぺクトロスコピック調査への応用が妥当であることを裏付けた。