[論文レビュー] The VIMOS-VLT Deep Survey. The dependence of clustering on galaxy stellar mass at z~1

B. Meneux, L. Guzzo+44 more|ArXiv.org|Jun 29, 2007

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 4被引用数 54

ひとこと要約

本研究では、VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) を用いて、z ~ 0.85 の銀河における星間質量依存性の直接的証拠を初めて提示した。質量の大きな銀河（M > 10^10.5 M☉）は、質量の小さい銀河よりも顕著に強いクランスターリング（r₀ = 4.28 h⁻¹ Mpc）と急な相関関数勾配（γ = 2.28）を示し、質量の小さい銀河（r₀ = 2.76 h⁻¹ Mpc、γ = 1.67）と比較して顕著な差が認められた。また、質量の大きな銀河の線形バイアスは、z ~ 0.15 のとき b ≈ 1.33 から z ~ 0.85 のとき b ≈ 1.62 に増加しており、これはそれらが最も質量の大きなダークマター・ハローに形成されたことを示唆している。

ABSTRACT

Aims: We use the VVDS-Deep first-epoch data to measure the dependence of galaxy clustering on galaxy stellar mass, at z~0.85. Methods: We measure the projected correlation function wp(rp) for sub-samples with 0.510^9 Msun to r0 ~ 4.28 h^-1 Mpc for galaxies more massive than 10^10.5 Msun. At the same time, the slope increases from ~ 1.67 to ~ 2.28. A comparison of the observed wp(rp) to local measurements by the SDSS shows that the evolution is faster for objects less massive than ~10^10.5 Msun. This is interpreted as a higher dependence on redshift of the linear bias b_L for the more massive objects. While for the most massive galaxies b_L decreases from 1.5+/-0.2 at z~0.85 to 1.33+/-0.03 at z~0.15, the less massive population maintains a virtually constant value b_L~1.3. This result is in agreement with a scenario in which more massive galaxies formed at high redshift in the highest peaks of the density field, while less massive objects form at later epochs from the more general population of dark-matter halos.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移（z ~ 0.85）における銀河クラスタリングの星間質量依存性を測定すること。これは、この関係が以前に直接観測されていなかったためである。
• 特にフラックス制限による不完全性に起因する観測選択バイアス（特に M ~ 10^9.5 M☉ 未満で顕著）が、測定されたクラスタリングに与える影響を定量化すること。
• VVDSとSDSSのデータを用いて、z ~ 0.85 から z ~ 0.15 にかけての低質量および高質量銀河のクラスタリングの進化を比較すること。
• 観測されたクラスタリング傾向が、ミリオン・シミュレーションと半アナリティカルモデルを組み合わせた予測と整合しているかどうかを評価すること。
• 異なる質量集団における線形バイアス b_L の進化を推定し、階層的構造形成の文脈で解釈すること。

提案手法

• 0.5 < z < 1.2 の範囲で、星間質量が約 10^9 から約 10^11 M☉ の範囲にわたる質量選択サブサンプルにおいて、投影相関関数 w_p(r_p) を測定した。
• 各質量チャンクに対して、w_p(r_p) をべき乗則モデルでフィットし、クラスタリング振幅（r₀）と勾配（γ）を抽出した。
• フラックス制限による選択効果と宇宙分散を定量化するために、ミリオン・シミュレーションと半アナリティカルモデルを組み合わせた現実的なモック銀河サンプルを用いた。
• 完全性の限界を、モックサンプルと観測赤方偏移カタログを比較することで評価し、log(M/M☉) = 9.5 未満で顕著な不完全性が存在することを特定した。
• 標準的宇宙論モデルと σ₈ の進化を用いて、クラスタリング振幅から線形バイアス b_L を計算し、z ~ 0.85 と z ~ 0.15 を比較した。
• モック予測と観測クラスタリングを比較することで結果の妥当性を検証した。その結果、研究対象の赤方偏移および質量範囲で1-σの範囲内で良好な一致が得られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ~ 0.85 における銀河クラスタリングは星間質量に依存するか？ もし依存するならば、質量に応じてどのように変化するか？
• RQ2 特に質量不完全性を含むフラックス制限サーベイ効果が、高赤方偏移における測定クラスタリング特性にどのように影響を与えるか？
• RQ3 z ~ 0.85（VVDS）と z ~ 0.15（SDSS）の間で、クラスタリング振幅と勾配はどのように進化するか？ 特に異なる質量チャンクにおいては？
• RQ4 観測されたクラスタリング進化は、ミリオン・シミュレーションおよび半アナリティカルモデルの予測と整合しているか？
• RQ5 線形バイアス b_L の進化は、質量の大きな銀河の形成歴およびそのハローを形成するダークマター・ハローの形成歴について何を示唆するか？

主な発見

• クラスタリング長 r₀ は、M > 10^9 M☉ の銀河で 2.76 h⁻¹ Mpc から、M > 10^10.5 M☉ の銀河で 4.28 h⁻¹ Mpc に増加しており、質量の大きな銀河でより強いクラスタリングが観測されたことを示している。
• 同じ質量範囲で、投影相関関数の勾配 γ は 1.67 から 2.28 に増加しており、質量の大きな銀河では空間的クラスタリングが急であることが示された。
• 最も質量の大きな銀河（M > 10^10.5 M☉）の線形バイアス b_L は、z ~ 0.15 のとき 1.33 ± 0.03 から z ~ 0.85 のとき 1.62 ± 0.18 に進化しており、初期の時代において、物質場に対する相対的なクラスタリングが強いことを示している。
• 質量の小さい銀河（M < 10^10.5 M☉）では、z ~ 0.85 から z ~ 0.15 にかけてクラスタリング振幅が顕著に進化するが、最も質量の大きな銀河では振幅の進化がほとんど認められず、これはそれらのハローが初期に形成されたことに一致する。
• ミリオン・シミュレーションと半アナリティカルモデルに基づくモックサンプルは、1-σの範囲内で観測されたクラスタリング特性を再現しており、システムティック効果および宇宙分散に対する結果の頑健性が確認された。
• 観測された質量依存性のクラスタリングおよびバイアスの進化は、質量の大きな銀河が最も質量の大きなダークマター・ハローに形成され、高赤方偏移において星間質量がハロー質量に比例するという階層的シナリオと整合している。