[논문 리뷰] Red Nuggets at z~1.5: Compact passive galaxies and the formation of the Kormendy Relation

Ivana Damjanov, McCarthy, Patrick J.외 14명|2008. 07. 10.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 NICMOS near-infrared 영상 분석을 통해 z~1.5에서 밀도가 매우 높고 효과적 반경이 <1 kpc인 작고 질량이 큰 수축된 '레드 너겟' 은하를 규명한다. 연구 결과, 이러한 은하는 매우 높은 밀도를 지닌 것으로 밝혀지며, Kormendy 관계를 매우 좁게 따르며, 국소 타원은하보다 약 10배 높은 항성 질량 밀도를 보인다. 이는 z~1.5 이후에 크기 성장이 일어났음을 시사하지만, 건조한 병합이나 단순 적응적 팽창만으로는 이러한 진화를 설명할 수 없으며, 물리적 메커니즘이 아직 밝혀지지 않은 상태이다.

ABSTRACT

We present the results of NICMOS imaging of a sample of 16 high mass passively evolving galaxies with 1.31 Gyr. Our rest-frame R-band images show that most of these objects have compact regular morphologies which follow the classical R^1/4 law. These galaxies scatter along a tight sequence in the Kormendy relation. Around one-third of the massive red objects are extraordinarily compact, with effective radii under one kiloparsec. Our NICMOS observations allow the detection of such systems more robustly than is possible with optical (rest-frame UV) data, and while similar systems have been seen at z&gt;2, this is the first time such systems have been detected in a rest-frame optical survey at 1.3

연구 동기 및 목표

• 깊은 near-infrared 영상 분석을 통해 z~1.5에서의 작고 질량이 큰 수동적 진화 은하를 식별하고 특성화하는 것.
• 초기형 은하의 구조적 진화를 z~1.5에서 현재까지 추적하여 크기 및 질량 밀도 변화를 집중적으로 조사하는 것.
• 관측된 크기 성장 현상에 대해 건조한 병합 또는 단순 적응적 팽창이 어느 정도 설명 가능할지 평가하는 것.
• 크기 변화와 빛의 세기 및 색 변화를 분리하기 위해 항성 질량 Kormendy 관계를 수립하는 것.
• 고적색편이 시기의 작고 밀도 높은 은하가 국소 타원은하의 조상인지 확인하고 은하 형성 과정에서의 역할을 평가하는 것.

제안 방법

• 1.2 < z < 2 사이의 고질량 수동적 진화 은하 19개에 대해 Gemini Deep Deep Survey(GDDS)에서 확보한 NICMOS 영상 분석을 수행하였다.
• 휴대형 R-대역 영상 분석을 통해 효과적 반경과 표면 밀도를 측정하였으며, R1/4 법칙을 따르는 규칙적인 형태를 확인하였다.
• 항성 질량 밀도 대 크기의 관계를 구성하여 구조적 진화를 항성 인구 효과로부터 분리하였다.
• z~1.5 은하의 크기-질량 분포를 국소 SDSS 데이터 및 고적색편이 샘플들(e.g., z>2)과 비교하여 진화 추적을 수행하였다.
• 건조한 병합과 단순 적응적 팽창이 기대하는 크기 성장을 모델링하고 관측된 분포와 비교하여 그 역할을 평가하였다.
• 체적 평균 질량 밀도 진화를 평가하기 위해 투영된 항성 질량 밀도의 적색편이 의존성을 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z~1.5에서의 작고 질량이 큰 수동적 진화 은하들이 국소 초기형 은하의 조상인지 일치하는가?
• RQ2 건조한 병합 또는 단순 적응적 팽창이 z~1.5에서 현재까지의 초기형 은하의 크기 성장을 어느 정도 설명할 수 있는가?
• RQ3 z~1.5에서의 항성 질량 Kormendy 관계는 국소 관계와 어떻게 비교되며, 이는 구조적 진화에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 z~1.5에서 관측된 것과 유사하게 작고 질량이 큰 은하들이 왜 현재 우주에는 존재하지 않는가?
• RQ5 고질량 초기형 은하에서 항성 질량 밀도의 적색편이 진화는 어떻게 진행되며, 크기 성장과 어떤 관련이 있는가?

주요 결과

• GDDS 샘플의 약 80%가 약 1 Gyr 이상의 오래된 항성 인구를 지니며, z~1.5에서 수동적 진화가 확인되었다.
• 질량이 큰 빨간색 물체 중 약 1/3(3/10)가 효과적 반경이 1 kpc 이하로 매우 작고, z~1.5에서 '레드 너겟' 존재를 확인하였다.
• 은하는 크기-표면 밀도 공간에서 매우 좁은 Kormendy 관계를 따르며, 고적색편이에서 잘 정의된 구조적 순서가 있음을 시사한다.
• z~1.5 수동적 은하의 항성 질량 밀도는 국소 초기형 은하보다 약 10배 높으며, z>2의 값과 유사하다.
• GOODS/DEIMOS 은하의 88%와 1.1<z<2 샘플의 90%가 국소 중앙값을 초월하는 질량 밀도를 보이며, 질량 밀도 성장이 계속되고 있음을 시사한다.
• 건조한 병합이나 단순 적응적 팽창만으로는 관측된 크기 성장을 설명할 수 없으며, 추가적 또는 대체되는 물리적 메커니즘이 필요함을 시사한다.