[論文レビュー] The VIMOS VLT Deep Survey - Evolution of the luminosity functions by galaxy type up to z=1.5 from first epoch data

E. Zucca, O. Ilbert+48 more|ArXiv.org|Jun 16, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 55被引用数 79

ひとこと要約

本研究は、赤方偏移までz=1.5をカバーする、VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) からの純粋に等級選別されたスペクトロスコピックサンプルを用いて、銀河タイプごとの等級関数の進化を初めて包括的に分析したものである。その結果、遅いタイプ（不規則銀河）が観測された進化の大部分を支配しており、M*の明るさの増加と微光端の勾配の急峻化が顕著であるのに対し、早いタイプの銀河はほとんど変化のない受動的進化を示していることが明らかになった。

ABSTRACT

From the first epoch observations of the VVDS up to z=1.5 we have derived luminosity functions (LF) of different spectral type galaxies. The VVDS data, covering ~70% of the life of the Universe, allow for the first time to study from the same sample and with good statistical accuracy the evolution of the LFs by galaxy type in several rest frame bands from a purely magnitude selected sample. The magnitude limit of the VVDS allows the determination of the faint end slope of the LF with unprecedented accuracy. Galaxies have been classified in four spectral classes, using their colours and redshift, and LFs have been derived in the U, B, V, R and I rest frame bands from z=0.05 to z=1.5. We find a significant steepening of the LF going from early to late types. The M* parameter is significantly fainter for late type galaxies and this difference increases in the redder bands. Within each of the galaxy spectral types we find a brightening of M* with increasing redshift, ranging from =< 0.5 mag for early type galaxies to ~1 mag for the latest type galaxies, while the slope of the LF of each spectral type is consistent with being constant with redshift. The LF of early type galaxies is consistent with passive evolution up to z~1.1, while the number of bright early type galaxies has decreased by ~40% from z~0.3 to z~1.1. We also find a strong evolution in the normalization of the LF of latest type galaxies, with an increase of more than a factor 2 from z~0.3 to z~1.3: the density of bright late type galaxies in the same redshift range increases of a factor ~6.6. These results indicate a strong type-dependent evolution and identifies the latest spectral types as responsible for most of the evolution of the UV-optical luminosity function out to z=1.5.

研究の動機と目的

• z=0.05からz=1.5までの銀河のスペクトルタイプごとの等級関数の進化を、1つの深さのあるスペクトロスコピック調査を用いて測定すること。
• Schechter関数のパラメータ（M*, α, φ*）が赤方偏移および銀河タイプとともにどのように変化するかを特定すること。
• 全紫外・可視光等級関数の観測された進化を支配する銀河タイプを同定すること。
• 受動的進化と星形成の両方が、宇宙時間にわたる等級関数の形をどのように形作っているかを評価すること。
• 等級限界が明るい（I_AB=24）スレートスペクトロスコピック赤方偏移を用いて、等級関数の微光端勾配をより正確に制約すること。

提案手法

• I_AB ≤ 24の等級限界を持つ初回のVVDSデータを用い、7,713個の銀河からなる純粋に等級選別されたスレートスペクトロスコピックサンプルを提供した。
• 赤方偏移と、リスフォームU-BおよびB-I色を用いて、銀河を4つのスペクトルタイプ（1: 早いタイプ、2: S0、3: S、4: 不規則）に分類した。
• 赤方偏移のチャンク（z=0.05～z=1.5）ごとに、各銀河タイプのリスフォームU、B、V、R、Iバンドにおける等級関数を導出した。
• 等級関数をSchechter関数でフィットした：Φ(M)dM = Φ* (10^(0.4(M*-M))) exp(-10^(0.4(M*-M))) dM。
• photometric赤方偏移調査（例：COMBO-17）および先行研究（例：2dFGRS、SDSS）と比較して、結果の妥当性を検証した。
• 分類の曖昧さを最小限に抑えるためにスレートスペクトロスコピック赤方偏移を用い、まれな明るい集団の正確なサンプリングを確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる銀河スペクトルタイプにおける等級関数は、赤方偏移とともにどのように進化するか？
• RQ2 z=1.5までに、早いタイプの銀河と遅いタイプの銀河のどちらが、全等級関数の進化を支配しているか？
• RQ3 Schechter関数のパラメータ（M*, α, φ*）は、赤方偏移および銀河タイプとともにどのように変化するか？
• RQ4 観測された等級関数の進化の程度は、受動的進化と継続的な星形成のどちらに起因しているか？
• RQ5 高赤方偏移における、各タイプの明るい・暗い銀河の寄与は、全紫外・可視光等級密度にどの程度寄与しているか？

主な発見

• 等級関数の微光端勾配αは、早いタイプ（タイプ1）から遅いタイプ（タイプ4）に至るまで、全リスフォームバンドで著しく急峻化しており、Δα ≈ 1.3–1.5の差が生じている。
• 遅いタイプの銀河では特徴的等級M*が顕著に暗く、Iバンドでは早いタイプと比較して最大で1.4 magの差が生じている。
• 最新タイプ（タイプ4）の銀河では、z≈0.3からz≈1.3にかけてM*が最大で約1 mag明るくなり、一方で勾配αは赤方偏移にかかわらず一定のままである。
• タイプ4銀河の等級関数の正規化φ*は、z≈0.3からz≈1.3にかけて2倍以上に増加している。
• 明るい（M_B_AB < -20）遅いタイプ銀河の数密度は、z≈0.3からz≈1.3にかけて約6.6倍に増加しており、星形成集団の強い進化を示している。
• 早いタイプの銀河は僅かな進化しか示さない：M*は≤0.5 magの明るさの増加であり、明るい早いタイプの数密度はz≈0.3からz≈1.1にかけて約40％減少しており、受動的進化と整合的である。