[논문 리뷰] Environmental dependence of 8um luminosity functions of galaxies at z~0.8: Comparison between RXJ1716.4+6708 and the AKARI NEP deep field

Tomotsugu Goto, Yusei Koyama외 21명|arXiv (Cornell University)|2009. 12. 30.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 39인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 AKARI의 15μm 필터를 사용하여 z~0.8에서 은하의 8μm 광도 함수(LF)의 환경 의존성을 조사한다. 이 필터는 직접적으로 복귀 프레임 8μm 방출을 탐사한다. 결과적으로 은하단 LFs는 필드 LFs보다 L*가 2.4배 낮고, 어두운 끝 기울기가 더 급해지며, 이는 고밀도 환경에서 적외선 빛나는 은하의 선호적 억제를 나타내며, 단순한 유입 모델을 초월한다.

ABSTRACT

We aim to reveal environmental dependence of infrared luminosity functions (IR LFs) of galaxies at z~0.8 using the AKARI satellite. We construct restframe 8um IR LFs in the cluster region RXJ1716.4+6708 at z=0.81, and compare them with a blank field using the AKARI North Ecliptic Pole deep field data at the same redshift. AKARI's wide field of view (10'x10') is suitable to investigate wide range of galaxy environments. AKARI's 15um filter is advantageous here since it directly probes restframe 8um at z~0.8, without relying on a large extrapolation based on a SED fit, which was the largest uncertainty in previous work. We have found that cluster IR LFs at restframe 8um have a factor of 2.4 smaller L^* and a steeper faint-end slope than that of the field. Confirming this trend, we also found that faint-end slopes of the cluster LFs becomes flatter and flatter with decreasing local galaxy density. These changes in LFs cannot be explained by a simple infall of field galaxy population into a cluster. Physics that can preferentially suppress IR luminous galaxies in high density regions is required to explain the observed results.

연구 동기 및 목표

• z~0.8에서 환경 밀도에 따른 은하 적외선 광도 함수(IR LFs)의 의존성을 조사하기 위해.
• 이전 미션인 ISO와 IRAS와 같은 민감도 제한으로 인해 중간 적외선 영역에서 고적색 이동 은하단 연구가 부족한 점을 해결하기 위해.
• SED 외삽을 피하기 위해 AKARI의 15μm 필터를 직접 사용함으로써 복귀 프레임 8μm 광도 추정의 불확실성을 줄이기 위해.
• 일관된 방법과 광역 데이터를 사용하여 은하단과 필드 IR LFs를 비교함으로써 환경적 영향을 분리하기 위해.
• 관측된 LF 차이가 단순한 필드 은하의 은하단 유입으로 설명 가능한지, 아니면 추가적인 물리적 억제 메커니즘이 필요한지 확인하기 위해.

제안 방법

• z~0.8에서 복귀 프레임 8μm 방출을 직접 샘플링할 수 있는 AKARI의 15μm 필터(L15)를 사용하여 복귀 프레임 8μm LFs를 구성하였으며, SED 모델링 의존도를 최소화하였다.
• 일관된 광도 및 적색편이 선택 기준을 사용하여 질량이 큰 은하단 RXJ1716.4+6708(z=0.81)과 AKARI NEP 심도 영역(필드 영역) 간의 LFs를 비교하였다.
• LF의 L*과 어두운 끝 기울기를 특성화하기 위해 이중 거듭제곱법을 적용하여 은하단과 필드 환경 간의 정량적 비교를 가능하게 하였다.
• L8μm를 총 적외선 광도(LTIR)로 변환하기 위해 Caputi 등(2007)의 관계를 사용하였으며, 이는 55%의 불확실성을 수반하며, 이후 Kennicutt(1998) 관계를 사용하여 별형성율(SFR)로 변환하였다.
• LF 형태가 국소 은하 밀도에 어떻게 의존하는지 분석하여, 은하단 영역에서 밀도가 감소함에 따라 어두운 끝 기울기가 완만해지는 것으로 나타났다.
• 동일한 분석 파이프라인을 은하단과 필드 데이터에 모두 적용함으로써 방법론의 일관성을 확보하여 공정한 비교를 가능하게 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z~0.8에서 고밀도 은하단 환경의 은하 8μm 광도 함수는 저밀도 필드 영역과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 관측된 LF 차이의 어느 정도가 단순한 필드 은하의 은하단 유입으로 설명될 수 있는가?
• RQ3 은하단 내에서 국소 은하 밀도에 따라 8μm LF의 어두운 끝 기울기가 변하는가? 만약 그렇다면 어떻게 변하는가?
• RQ4 고밀도 환경에서 적외선 빛나는 은하를 선별적으로 억제하는 데 작용할 수 있는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 AKARI의 15μm 필터를 사용하여 복귀 프레임 8μm를 직접 측정함으로써, SED 기반 외삽에 비해 적외선 LF 측정의 정확도는 어떻게 향상되는가?

주요 결과

• RXJ1716.4+6708 은하단의 8μm LF에서 특성 광도 L*는 필드보다 2.4배 낮으며, 이는 고밀도 환경에서 빛나는 적외선 은하의 수가 적다는 것을 나타낸다.
• 은하단 LF의 어두운 끝 기울기는 국소 은하 밀도가 증가함에 따라 점차 더 급해지며, 이는 더 높은 밀도 지역에서 어두운 적외선 은하의 억제가 더 강하다는 것을 시사한다.
• LF 형태가 국소 밀도에 의존한다는 점은 환경적 과정이 은하단 내에서 저광도, 별 형성 활동이 있는 은하에 선별적으로 영향을 미친다는 것을 의미한다.
• 관측된 LF의 차이는 단순한 필드 은하의 은하단 유입으로는 설명될 수 없으며, 활성적인 억제 메커니즘이 필요하다는 것을 시사한다.
• AKARI의 15μm 필터를 사용하여 복귀 프레임 8μm 방출을 직접 측정함으로써, SED 기반 광도 추정에서 가장 큰 불확실성 원인이 줄어든다.
• AKARI 데이터에서 유도된 총 적외선 LF(LTIR)는 이전 스피처 기반 연구들(예: MS1054)과 양호한 일치를 보이며, L8μm에서 LTIR로의 변환 불확실성이 높음에도 불구하고 방법론의 타당성을 검증한다.