[論文レビュー] VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). The distinct build-up of dense and normal massive passive galaxies

A. Gargiulo, M. Bolzonella+37 more|arXiv (Cornell University)|Nov 21, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、赤方偏移範囲 0.5 ≤ z ≤ 1.0 の間、VIPERS調査を用いて質量的・非恒星的銀河（MPG）の進化を、星形成表面質量密度（Σ）によって区別して分析している。密度の高いMPGは時間経過とともに受動的進化を示すが、密度の低いMPGは後続の時代に恒星形成が継続して発生し、若い恒星集団を有することで、MPG集団は主に星形成銀河の抑制によって形成されるのではなく、内部からの成長や合体によるものではないことが示唆される。

ABSTRACT

We use the final data from the VIPERS redshift survey to extract an unparalleled sample of more than 2000 massive M > 10^11 M_sun passive galaxies (MPGs) at redshift 0.5 < z < 1.0, based on their NUVrK colours. This enables us to investigate how the population of these objects was built up over cosmic time. We find that the evolution of the number density depends on the galaxy mean surface stellar mass density, Sigma. In particular, dense (Sigma > 2000 M_sun pc^-2) MPGs show a constant comoving number density over this redshift range, whilst this increases by a factor ~ 4 for the least dense objects, defined as having Sigma < 1000 M_sun pc^-2. We estimate stellar ages for the MPG population both fitting the Spectral Energy Distribution (SED) and through the D4000_n index, obtaining results in good agreement. Our findings are consistent with passive ageing of the stellar content of dense MPGs. We show that at any redshift the less dense MPGs are younger than dense ones and that their stellar populations evolve at a slower rate than predicted by passive evolution. This points to a scenario in which the overall population of MPGs was built up over the cosmic time by continuous addition of less dense galaxies: on top of an initial population of dense objects that passively evolves, new, larger, and younger MPGs continuously join the population at later epochs. Finally, we demonstrate that the observed increase in the number density of MPGs is totally accounted for by the observed decrease in the number density of correspondingly massive star forming galaxies (i.e. all the non-passive M > 10^11 M_sun objects). Such systems observed at z ~ 1 in VIPERS, therefore, represent the most plausible progenitors of the subsequent emerging class of larger MPGs.

研究の動機と目的

• 中赤方偏移（0.5 ≤ z ≤ 1.0）における質量的・非恒星的銀河（MPG）の構築メカニズムを理解すること。
• 観測されたMPGの数密度およびサイズの増加が、内部的進化か外部的吸着かによって駆動されているかを調査すること。
• 星形成質量表面密度（Σ）を用いて、密度の高いMPGと密度の低いMPGの役割を分離し、集団の進化における役割を解明すること。
• 観測された進化が受動的年齢化と整合的か、それとも新たな銀河形成を要するかを特定すること。
• 新たなMPGが質量的星形成銀河（MSFG）の抑制から生じるという仮説を検証すること。

提案手法

• VIPERS調査から、0.5 ≤ z ≤ 1.0 の範囲で約2000個の質量的・非恒星的銀河（MPG）を抽出した。
• 星形成表面質量密度（Σ）に基づいて、MPGを3つのサブグループ（高Σ、中Σ、低Σ）に分類した。
• 赤方偏移のビン分割を用いて、各Σサブグループの数密度の進化を測定した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）の光度フィッティングと、分光的D4000nインデックス測定を用いて、星形成集団の年齢を制約した。
• MSFGの数密度の進化を追跡し、MPGの数密度の増加と比較することで、抑制仮説を検証した。
• SEDフィッティングとD4000nからの独立した年齢推定を用いて、年齢測定の整合性と頑健性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 質量的・非恒星的銀河（MPG）の数密度は赤方偏移とともにどのように変化するか。また、その変化は星形成表面質量密度（Σ）に依存するか。
• RQ2 MPGの観測された進化は受動的進化と整合的か。それとも、後続の時期に新たな銀河形成を要するか。
• RQ3 高Σと低ΣのMPGの星形成集団の年齢はどのように比較されるか。これにより、形成 timescale にどのような含意が生じるか。
• RQ4 MPGの数密度およびサイズの増加は、質量的星形成銀河（MSFG）の抑制によってどれほど駆動されているか。
• RQ5 MPG集団の構築は内部からの外側への吸着によって説明可能か。それとも、外部からの抑制が主要なチャネルか。

主な発見

• 低ΣのMPGの数密度は、z = 1.0 から z = 0.5 にかけて4倍に増加する一方、高ΣのMPGの数密度はほぼ一定のまま維持される。
• z > 0.8 では、高Σ、中Σ、低ΣのMPGが集団にほぼ同等に寄与するが、z < 0.8 では低ΣのMPGが数密度の増加により支配的になる。
• 高ΣのMPGにおける星形成集団の年齢は、受動的進化と一貫しており、最近の恒星形成は確認されない。
• 低ΣのMPGにおける星形成集団の年齢は、受動的進化の予想よりもゆっくりと変化しており、新しい若い銀河が継続的に集団に加わっていることが示唆される。
• 任意の赤方偏移において、密度の高いMPGは密度の低いMPGよりも系統的に年をとっていることから、明確な年齢-Σ傾向が確認された。
• 観測されたMPGの数密度の増加は、質量的星形成銀河（MSFG）の数密度の減少によって完全に説明可能であり、抑制が主要な形成チャネルであることが示された。