[논문 리뷰] On the buildup of massive early-type galaxies at z

M. C. Eliche‐Moral, M. Prieto외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 03. 02.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 은하 질량-다운사이징 현상과 계층적 구조 형성 간의 모순을 해결하기 위해, z ≲ 1 시점의 질량이 큰 초기형은하(mETGs)가 z ∼ 1의 후손으로부터 수동적으로 진화한 것이 아니라, 이후 광범위한 주요 합성(특히 수분 및 혼합 합성)을 겪었다고 보여준다. 모델은 z ∼ 1 시점의 mETGs 약 87%가 가스가 적은 후손이었으며, 주요 합성, 특히 건조 합성이 최근 8 Gyr 동안 국지 mETGs의 별질량의 약 35%를 기여했다고 밝힌다.

ABSTRACT

Hierarchical models predict that present-day massive early-type galaxies (mETGs) have finished their assembly at a quite late cosmic epoch (z~0.5), conflicting directly with galaxy mass-downsizing. In Eliche-Moral et al. (2010), we presented a semi-analytical model that predicts the increase by a factor of ~2.5 observed in the number density of mETGs since z~1 to the present, just accounting for the effects of the major mergers strictly-reported by observations. Here, we describe the relative, coordinated role of wet, mixed, and dry major mergers in driving this assembly. Accordingly to observations, the model predicts that: 1) wet major mergers have controlled the mETGs buildup since z~1, although dry and mixed mergers have also contributed significantly to it; 2) the bulk of this assembly takes place during the ~1.4 Gyr time-period elapsed at 0.7

연구 동기 및 목표

• 질량이 큰 은하가 일찍 형성된다는 관측 현상인 질량-다운사이징 현상과, 질량이 큰 초기형은하의 후기 형성이라는 계층적 모델 간의 모순을 해소한다.
• z ≲ 1 이후 질량이 큰 초기형은하(mETGs)의 형성에 관여하는 수분, 혼합, 건조 주요 합성의 유기적인 역할을 조사한다.
• 관측된 합성 비율만을 사용하여 z ∼ 1에서 오늘날까지 mETGs의 수밀도 변화를 설명한다.
• 최근 주요 합성의 유형을 할당하여 국지 E 및 S0-S0a 은하의 형태학적 및 운동학적 비율을 재현한다.

제안 방법

• z ∼ 1에서 z ∼ 0까지 관측된 합성 비율을 사용하여 mETG 형성 과정을 추적하는 반분석 모델을 개발한다.
• 관측된 합성 특성과 가스 비율을 바탕으로 주요 합성을 수분(가스가 풍부한), 혼합(중간), 건조(가스가 적은)로 분류한다.
• 관측 데이터에서 유도된 시간에 따라 변화하는 합성 비율을 적용하여 mETG 수밀도의 진화를 시뮬레이션한다.
• 합성 후 억제 시간(0.5–1 Gyr)을 고려하여 합성 잔여물이 파란 클라우드에서 빨간 시퀀스로 이동하는 과정을 모델링한다.
• z ≲ 0.7에서 주요 합성 비율 감소를 반영하여 z ∼ 0.7 이후 mETG 형성 과정이 멈추는 것을 모델링한다.
• 모델 예측을 국지 mETG 비율(E 대비 S0-S0a), 운동학적 특성(빠른 회전체 대 비틀림형), 별질량 증가와 비교하여 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 수분, 혼합, 건조 주요 합성이 함께 얼마나 기여하여 z ∼ 1에서 오늘날까지 mETG 수밀도가 증가했는가?
• RQ2 계층적 모델이 예측하는 mETG의 후기 형성 현상이 은하 질량-다운사이징 현상과 어떻게 조화될 수 있는가?
• RQ3 최근 8 Gyr 동안 국지 mETGs 중 얼마나 많은 비율이 가스가 적은(건조) 주요 합성을 겪었으며, 이는 별질량 증가에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 최근 주요 합성의 유형(수분, 혼합, 건조)은 국지에서 관측된 빠른 회전체 디스크형과 느린 회전체 상자형 타원은하의 비율을 어떻게 설명하는가?
• RQ5 z ∼ 1에서 관측된 mETGs는 실제로 오늘날 mETGs의 후손인가, 아니면 오히려 가스가 적은 합성 후손인가?

주요 결과

• z ∼ 1에 존재하는 mETGs 중 최소 약 87% (90% 신뢰구간 67–110%)는 오늘날 mETGs의 직접적인 수동 후손이 아니라, 가스가 적은 합성 후손이다.
• z ∼ 1 이후 주요 합성이 붉은 시퀀스의 질량이 큰 부분의 별질량을 두 배로 증가시켰으며, 건조 합성이 최근 약 8 Gyr 동안 질량 축적의 약 35% 기여했다.
• mETG 형성의 대부분은 0.7 < z < 1의 좁은 적색편이 창(약 1.4 Gyr) 동안 일어나며, 이후 관측된 합성 비율 감소로 인해 과정이 효과적으로 정지된다.
• 모델은 국지 L > L* 은하당 약 0.35회의 수분, 약 0.20회의 혼합, 약 0.10회의 건조 주요 합성을 지난 것으로 예측하며, 국지 mETG당 약 1.8회의 주요 합성이 발생했다고 한다.
• z ∼ 1 시점의 주요 합성 수는 현재 L > L* 은하 수의 약 35%에 해당하며, 이 중 약 20%는 수분, 약 10%는 혼합, 약 5%는 건조 합성이다.
• 건조 주요 합성은 z ∼ 1 시점의 mETG 중 약 15%를, z ∼ 0.8 시점에는 약 10%, z ∼ 0.7 시점에는 약 5%를 mETG 집단에서 제거하며, 이는 mETG 진화에서의 중요한 역할을 시사한다.