[논문 리뷰] Downsizing among disk galaxies and the role of the environment

Giuseppe Gavazzi|ArXiv.org|2009. 01. 19.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 디스크은하의 다운사이징을 주도하는 핵심 요인이 은하 질량임을 입증한다. 별 형성률에서 구조적 매개변수에 이르기까지 여섯 가지 독립적인 스케일링 관계가 강한 질량 의존성을 보이며, 환경적 영향은 가스 고갈과 억제를 가속화하지만, 기본적인 구조적 및 진화적 경향을 형성하는 데서는 보조적 역할을 한다.

ABSTRACT

The study of PopI and PopII indicators in galaxies has a profound impact on our understanding of galaxy evolution. Their present (z=0) ratio suggests that the star formation history of galaxies was primarily dictated by their global mass. Since 1989 Luis Carrasco and I spent most of our sleepless nights gathering H_alpha and near infrared surface photometry of galaxies in the local Universe and focused most of our scientific career on these two indicators trying to convince the community that the mass was the key parameter to their evolution. We were unsuccessful, until in 2004 the Sloan team rediscovered this phenomenon and named it "downsizing"

연구 동기 및 목표

• 디스크은하의 진화를 주도하는 주요 매개변수로 은하 질량이 존재하는지, 환경적 요인과 합병에 의한 과정의 영향을 도전적으로 검토하는 것.
• 다양한 독립적인 관측 가능성을 통해 다운사이징의 강건성(질량이 클수록 초기에 더 일찍, 더 강하게 별을 형성함)을 테스트하는 것.
• 동일한 질량 시퀀스 내에서 HI 결핍(왜곡됨)과 HI 정상(왜곡 없음) 은하를 비교함으로써 환경의 역할을 평가하는 것.
• 디스크은하의 구조적 및 별 형성 특성이 환경 또는 AGN 활동과 무관하게 주로 질량에 의해 결정되는지 확인하는 것.

제안 방법

• H-band 등급, HI 질량, 형상 유형(Sa 이상)을 기준으로 선별한 Goldmine 데이터베이스의 868개의 디스크은하 샘플을 사용하였다.
• 환경적 영향를 탐색하기 위해 은하를 HI 정상(HI_def ≤ 0.3)과 HI 결핍(HI_def > 0.4)으로 분류하였다.
• 적외선 영역에서 일정한 질량-광도 비율을 가정하고, H-band 빛의 강도를 이용해 동역학적 질량을 측정하였으며, 식 logM_dyn = logL_H + 0.7을 적용하였다.
• 여섯 가지 스케일링 관계를 분석하였는데, 이는 HI 질량, 단위 질량당 현재의 별 형성률, B-H 색지수, NIR 효율 표면 밝기, 빛 농도 지수, R-band 핵심성이다.
• 현재 별 형성 효율(생산률 매개변수 b)의 지표로 Hα 등가폭을 사용하였다.
• 별 형성력 기록을 추론하기 위해 SED 피팅과 τ-모델을 적용하였으며, 질량이 증가함에 따라 감소하는 단일 자유 매개변수 τ를 가정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 디스크은하의 여러 독립적인 관측 가능성이 은하 질량에 따라 스케일링되는가? 이는 다운사이징 이론을 지지하는가?
• RQ2 환경에 의한 억제(즉, HI 결핍을 통한)가 질량과 구조적/별 형성 특성 간의 관계를 얼마나 변화시키는가?
• RQ3 디스크은하에서 관측된 다운사이징 패턴은 AGN 피드백이나 합병 활동과 무관하게 질량에 의해 규제되는 별 형성력 기록과 일관되는가?
• RQ4 표면 밝기와 농도와 같은 디스크은하의 구조적 및 광학적 특성들이 질량과 환경에 따라 어떻게 달라지는가?

주요 결과

• 별 형성, 색지수, 표면 밝기, 농도, 핵심성에 이르기까지 여섯 가지 독립적인 스케일링 법칙이 동역학적 질량과 강력하고 일관된 상관관계를 보이며, 질량 주도의 다운사이징을 지지한다.
• B-H 색지수는 질량 범위 전체에서 4등급에 걸쳐 변동하며, 이는 금속성만으로는 설명되지 않는 별 집단의 연령 변화를 나타내며, 저질량은하에서부터 질량이 큰 나선은하에 이르기까지 진화의 진실된 반영이다.
• HI 결핍 은하에서는 B-H 색지수 및 표면 밝기 관계에서 더 큰 산란을 보이지만, 전체 질량 경향은 여전히 강건하여 환경의 영향은 질량 주도 스케일링에 보조적인 영향을 미친다.
• 농도 지수와 R-band 핵심성은 둘 다 질량에 따라 비선형적으로 증가하며, 이는 질량이 큰 디스크은하에서 중심부의 덩어리형 구조가 더 두드러지게 나타남을 시사한다.
• SED 피팅을 통해 유도된 τ 매개변수(별 형성 시간스케일)는 질량에 반비례하며, 이는 질량이 큰 은하가 더 일찍, 더 강하게 별을 형성했음을 자연스럽게 설명한다.
• 환경적 영향(즉, HI 결핍을 통한)은 주로 가스 함량과 현재의 별 형성률에 영향을 주지만, 기본적인 질량 의존적 구조적 및 광학적 경향에는 크게 영향을 주지 않는다.