[논문 리뷰] MASSIV: Mass Assembly Survey with SINFONI in VVDS - II. Kinematics and close environment classification

B. Épinat, L. Tasca외 13명|2012. 01. 16.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 64인용 수 85

한 줄 요약

이 연구는 SINFONI/VLT 적층장역분광법을 사용하여 적색편이 0.9 < z < 1.6인 50개의 고적색편이 은하를 분석하여 운동학적 특성과 근처 환경을 분류한다. 연구 결과, 약 44%가 회전이 지배하는 체계이며, 약 35%는 비회전이며, 최소 29%는 상호작용 중이거나 가까운 동반성체를 지닌 것으로 나타나, z ~ 1–1.5에서 융합이 냉각 가스 축적보다 질량 조립을 지배하는 전환 시기임을 시사한다.

ABSTRACT

(Abridged) Processes driving mass assembly are expected to evolve on different timescales along cosmic time. A transition might happen around z ~ 1 as the cosmic star formation rate starts its decrease. Identifying the dynamical nature of galaxies on a representative sample is necessary to infer and compare the mass assembly mechanisms across cosmic time. We present an analysis of the kinematics properties of 50 galaxies with 0.9 &lt; z &lt; 1.6 from the MASSIV sample observed with SINFONI/VLT with 4.5x10^9 Msun &lt; M &lt; 1.7x10^11 Msun and 6 Msun/yr &lt; SFR &lt; 300 Msun/yr. This is the largest sample with 2D-kinematics in this redshift range. We provide a classification based on kinematics as well as on close galaxy environment. We find that 29% of galaxies are experiencing merging or have close companions that may be gravitationally linked. This is placing a lower limit on the fraction of interacting galaxies. We find that at least 44% of the galaxies display ordered rotation whereas at least 35% are non-rotating objects. All rotators except one are compatible with rotation-dominated (Vmax/sigma &gt; 1) systems. Non-rotating objects are mainly small objects (Re &lt; 4 kpc). Combining our sample with other 3D-spectroscopy samples, we find that the local velocity dispersion of the ionized gas component decreases continuously from z ~ 3 to z = 0. The proportion of disks also seems to be increasing in star-forming galaxies when the redshift decreases. The number of interacting galaxies seems to be at a maximum at z ~ 1.2. These results draw a picture in which cold gas accretion may still be efficient at z ~ 1.2 but in which mergers may play a much more significant role at z ~ 1.2 than at higher redshift. From a dynamical point of view, the redshift range 1 &lt; z &lt; 2 therefore appears as a transition period in the galaxy mass assembly process.

연구 동기 및 목표

• 적색편이 z ~ 1에서의 성별 은하의 역학적 상태를 2차원 운동학적 특성 분석을 통해 이해하는 것.
• 운동학적 특성(회전 대 비회전)과 근처 환경(상호작용 또는 고립)에 기반한 은하 분류.
• 특히 z ~ 1 근처에서 우주 시간에 따른 질량 조립 메커니즘의 진화를 조사하는 것.
• 비회전 은하가 일시적인 융합, 불안정한 기체 시스템, 또는 구형체인지 여부를 규명하는 것.
• 다른 고적색편이 3차원 분광법 샘플과 비교하여 디스크와 상호작용 시스템의 비율 변화 추세를 파악하여 은하 진화의 경향성을 규명하는 것.

제안 방법

• 적색편이 범위 0.9 < z < 1.6 내의 50개 은하에 대해 깊은 SINFONI/VLT 적층장역분광법 데이터를 확보하였다.
• 데이터 큐브에서 운동학적 지도를 생성하여 속도장과 속도 분산 지도를 유도하였다.
• 형태학적 위치각과 운동학적 위치각의 정렬 정도 및 도전 회전 디스크 모델의 적합도를 기반으로 은하를 분류하였다.
• 조직된 흐름(예: tidal 특징, 비대칭 속도장)과 밀도 이미지에서의 가까운 동반성체를 통해 상호작용 시스템을 식별하였다.
• MASSIV 샘플을 다른 3차원 분광법 조사(SINS, LSD/AMAZE, IMAGES, GHASP)와 융합하여 적색편이에 따른 속도 분산과 디스크 비율을 비교하였다.
• 역행 지배도 평가를 위해 Vmax/σ 비율을 사용하였으며, Vmax/σ > 1인 체계를 회전 지배 체계로 정의하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 적색편이 z ~ 1인 고적색편이 은하 중 얼마나 많은 비율이 질서 있는 회전을 보이며, 비회전 운동학을 보이는가?
• RQ2 이 적색편이 범위 내에서 상호작용하거나 동반성체를 지닌 은하의 빈도는 어떻게 변화하는가?
• RQ3 비회전 체계에서 은하 크기, 속도 분산, 역학적 상태 간의 관계는 어떠한가?
• RQ4 z ~ 3에서 z ~ 0으로 향하는 디스크 형태 은하의 비율은 어떻게 변화하며, 융합 활동의 피크는 언제인가?
• RQ5 운동학적 특성에 따르면, z ~ 1–1.5에서 냉각 가스 축적에서 융합 기반 질량 조립으로의 전환은 어느 정도 이루어지는가?

주요 결과

• 표본의 44%는 Vmax/σ > 1을 보이며, 뚜렷한 회전 지배를 나타내어 상당한 회전 지지가 있음을 시사한다.
• 35%의 은하는 주된 질서 있는 회전이 없으며, 속도 분산이 약 60 km s⁻¹로, 고적색편이 은하와 유사하지만 z ~ 3의 값보다 낮다.
• 최소 29%의 은하는 상호작용 중이거나 가까운 동반성체를 지니며, z ~ 1.2에서 융합 비율의 하한선을 시사한다.
• 비회전 은하는 주로 작고(Re < 4 kpc), 속도 분산과 유효 반경 사이에 반비례 관계를 보인다.
• 이온화된 기체의 국소 속도 분산은 z ~ 3에서 z = 0으로 향해 계속 감소하며, 난류의 점진적 감소를 나타낸다.
• 디스크 형태 은하의 비율은 적색편이 감소함에 따라 증가하는 반면, 상호작용 은하의 비율은 z ~ 1.2에서 피크를 이룹니다. 이는 질량 조립 메커니즘의 전환 시기임을 시사한다.