[論文レビュー] The VIMOS VLT Deep Survey :Evolution of the major merger rate since z~1 from spectroscopicaly confirmed galaxy pairs

L. de Ravel, O. Le Fèvre+49 more|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 109

ひとこと要約

本研究は、VIMOS VLT Deep Surveyのスペクトロスコピックに確認されたペアを用いて、赤方偏移z~1からz~0.5にかけて銀河におけるマジョル・マージンレートの進化を測定している。マージンレートは銀河の明るさとタイプに強く依存しており、過去には明るさが小さい銀河がより頻繁に合体しているのに対し、質量の大きな初期型銀河はマージンの進化が遅く、z~1以降に現在の星形成物質質量の約20％をマジョル・マージンによって蓄積していることが判明した。

ABSTRACT

From the VIMOS VLT Deep Survey we use a sample of 6447 galaxies with I_{AB} < 24 to identify 251 pairs of galaxies, each member with a secure spectroscopic redshift, which are close in both projected separation and in velocity. We find that at z ~ 0.9, 10.9 +/- 3.2 % of galaxies with M_B(z) < -18-Qz are in pairs with separations dr < 20 kpc/h, dv < 500 km/s, and with dM_B < 1.5, significantly larger than 3.76 +/- 1.71 % at z ~ 0.5; we find that the pair fraction evolves as (1+z)^m with m = 2.49 +/- 0.56. For brighter galaxies with M_B(z=0) < -18.77, the pair fraction is higher and its evolution with redshift is somewhat flatter with m=1.88 \pm 0.40, a property also observed for galaxies with increasing stellar masses. Early type, dry mergers, pairs increase their relative fraction from 3 % at z ~ 0.9 to 12 % at z ~ 0.5. We find that the merger rate evolves as N_{mg}=(9.05 +/- 3.76) * 10^{-4}) * (1+z)^{2.43 +/- 0.76}. We find that the merger rate of galaxies with M_B(z) < -18-Qz has significantly evolved since z ~ 1. The merger rate is increasing more rapidly with redshift for galaxies with decreasing luminosities, indicating that the flat evolution found for bright samples is not universal. The merger rate is also strongly dependent on the spectral type of galaxies involved, late type mergers being more frequent in the past, while early type mergers are more frequent today, contributing to the rise in the local density of early type galaxies. About 20 % of the stellar mass in present day galaxies with log(M/M_{sun}) > 9.5 has been accreted through major merging events since z ~ 1, indicating that major mergers have contributed significantly to the growth in stellar mass density of bright galaxies over the last half of the life of the Universe.

研究の動機と目的

• z~1以降のマジョル・マージンレートの進化を、スペクトロスコピックに確認されたペアを用いて測定すること。
• マージンレートが銀河の明るさ、星形成物質質量、スペクトルタイプ（初期型対後期型）にどのように依存するかを調査すること。
• 現在の銀河における星形成物質質量の成長にマジョル・マージンがどの程度寄与しているかを定量すること。
• 明るさおよびスペクトルタイプの依存性を考慮することで、マージンレート進化に関する矛盾する観測結果を統合すること。
• マージンが銀河ペアにおける星形成率に及ぼす影響を評価すること。

提案手法

• I_AB ≤ 24で赤方偏移z~0.5からz~0.9の範囲に位置する314個のスペクトロスコピックに確認された銀河ペアを特定した。
• 投影距離Δrp ≤ 20 h⁻¹ kpc、速度差Δv ≤ 500 km/s、明るさ差ΔMB ≤ 1.5の条件でペアを定義した。
• H₀ = 70 km s⁻¹ Mpc⁻¹、ΩM = 0.3、ΩΛ = 0.7の仮定の下で、赤方偏移および明るさに応じたペア率を計算した。
• Kitzbichler & White (2008)のマージン timescale の取り扱いを用いて、ペア率をマージンレート密度に変換した。
• マージンタイプの進化を評価するために、スペクトルタイプ（初期型、後期型、混合）でペアを分類した。
• マージン系における星形成の増幅を測定するために、rest-frame [OII]等価幅を追跡した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河のマジョル・マージンレートは、z~1からz~0.5にかけてどのように進化するか？
• RQ2 マージンレートは銀河の明るさまたは星形成物質質量にどのように依存するか？
• RQ3 合体する銀河のスペクトルタイプ（例：後期型対初期型）に応じてマージンレートはどのように変化するか？
• RQ4 z~1以降にマジョル・マージンが、質量の大きな銀河の星形成物質質量の成長にどの程度寄与しているか？
• RQ5 マージン銀河ペアでは星形成率が増幅しているのか、そしてこれはグローバルな星形成歴史にどのように影響を与えるか？

主な発見

• z~0.9では、MB(z) ≤ -18 - 1.11z を満たす銀河のうち10.9±3.2％がΔrp ≤ 20 h⁻¹ kpcかつΔv ≤ 500 km/sのペアに属しており、z~0.5では3.8±1.7％に減少した。
• 明るさが小さい銀河（MB(z) ≤ -18 - 1.11z）ではペア率が(1+z)^mの形で進化し、m = 4.73±2.01であることが判明し、強い進化を示した。
• 明るい銀河（MB(z=0) ≤ -18.77）ではペア率の進化が緩く、m = 1.50±0.76であった。これはマージンレート進化が低いことと整合的である。
• MB(z) ≤ -18 - 1.11z の銀河におけるマージンレートは、(4.96±2.07)×10⁻⁴ × (1+z)^(2.20±0.77) 個 Mpc⁻³ Gyr⁻¹ の形で進化した。
• 初期型（ドライ）マージンの相対的割合は、z~0.9で3％からz~0.5で12％に増加し、時間とともにドライマージンの重要性が高まっていることが示された。
• z~1以降にマジョル・マージンを通じて星形成物質質量が蓄積された割合は、log(M/M☉) ≥ 9.5 の現在の銀河で約20％であった。