[논문 리뷰] Stellar populations of galaxies in the ALHAMBRA survey up to $z \sim 1$. II. Stellar content of quiescent galaxies within the dust-corrected stellar mass$-$colour and the $UVJ$ colour$-$colour diagrams

L. A. Díaz-García, A. J. Cenarro외 28명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 123인용 수 13

한 줄 요약

이 연구는 $z \sim 1$까지의 ALHAMBRA 설문조사에서 휴면은하의 별집단을 먼지 보정된 별질량-색상 다이어그램과 $UVJ$ 색상-색상 다이어그램을 사용하여 분석한다. BC03 별집단 합성 모델을 적용하고, Fitzpatrick (1999) 및 Calzetti (2001) 법칙을 이용해 먼지 흡수를 보정함으로써, 휴면은하는 질량 가중 평균 연령과 금속성은 증가하고 특정 별형성률은 감소하는 방식으로 색상-광도 공간에서 진화하며, 적색편이 구간 간에 일관되며 먼지 오염 영향이 최소화됨을 밝혀낸다.

ABSTRACT

Our aim is to determine the distribution of stellar population parameters (extinction, age, metallicity, and star formation rate) of quiescent galaxies within the rest-frame stellar mass$-$colour and $UVJ$ colour$-$colour diagrams corrected for extinction up to $z\sim1$. These novel diagrams reduce the contamination in samples of quiescent galaxies owing to dust-reddened galaxies, and they provide useful constraints on stellar population parameters. We set constraints on the stellar population parameters of quiescent galaxies combining the ALHAMBRA multi-filter photo-spectra with our SED-fitting code MUFFIT, making use of composite stellar population models. The extinction obtained by MUFFIT allowed us to remove dusty star-forming (DSF) galaxies from the sample of red $UVJ$ galaxies. The distributions of stellar population parameters across these rest-frame diagrams are revealed after the dust correction and are fitted by the LOESS method to reduce uncertainty effects. Quiescent galaxy samples defined via classical $UVJ$ diagrams are typically contaminated by a $\sim20$% fraction of DSF galaxies. A significant part of the galaxies in the green valley are actually obscured star-forming galaxies ($\sim30-65$%). Consequently, the transition of galaxies from the blue cloud to the red sequence, and hence the related mechanisms for quenching, seems to be much more efficient and faster than previously reported. The rest-frame stellar mass$-$colour and $UVJ$ colour$-$colour diagrams are useful for constraining the age, metallicity, extinction, and star formation rate of quiescent galaxies by only their redshift, rest-frame colours, and/or stellar mass. Dust correction plays an important role in understanding how quiescent galaxies are distributed in these diagrams and is key to performing a pure selection of quiescent galaxies via intrinsic colours.

연구 동기 및 목표

• ALHAMBRA 설문조사에서 $z \sim 1$까지의 휴면은하 별집단을 특성화하는 것.
• 먼지 흡수의 영향이 휴면은하의 관측 색상과 별집단 파rameter에 어떻게 작용하는지 조사하는 것.
• 먼지 보정 다이어그램을 사용해 다양한 적색편이 범위에서 별집단 성질의 일관성을 평가하는 것.
• $UVJ$ 다이어그램과 별질량-색상 다이어그램이 휴면은하를 식별하고 분류하는 데 얼마나 신뢰할 수 있는 도구인지 평가하는 것.
• 우주의 시간에 따라 휴면 시스템에서 연령, 금속성, 흡수, 특정 별형성률 등의 핵심 파rameter가 어떻게 진화하는지 규명하는 것.

제안 방법

• 휴면은하의 별집단 분석을 위해 ALHAMBRA 설문조사의 20밴드 광도계측 자료를 활용하여 고정된 $UVJ$ 및 별질량-색상 다이어그램을 확보하였다.
• 내재된 색상을 유도하기 위해 Fitzpatrick (1999) 및 Calzetti (2001) 흡수 법칙을 모두 적용하여 먼지 흡수 보정을 수행하였다.
• 광도계측 자료에서 별집단 파rameter(연령, 금속성, 흡수, SFR)를 유도하기 위해 BC03 별집단 합성 모델을 사용하였다.
• 색상-광도 평면에서 파라미터 추세를 추정하기 위해 공간적으로 해상된 LOESS 스무딩을 적용하였다.
• 색상 절단 조건 $(m_{F365}-m_{F551})_{\text{int}} > 1.5$ 과 Moresco 등 (2013)의 $UVJ$ 경계를 사용하여 휴면은하 샘플을 정의하였다.
• 질량-색상 다이어그램과 $UVJ$ 다이어그램에서의 선택 효과를 보정하고 별질량에서의 완전성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ALHAMBRA 설문조사에서 휴면은하의 관측 색상과 별집단 파ram터에 먼지 흡수 보정이 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 휴면은하에서 질량 가중 평균 연령, 금속성, 특정 별형성률이 $z \sim 1$ 범위에서 어떻게 진화하는가?
• RQ3 먼지 보정된 $UVJ$ 다이어그램과 별질량-색상 다이어그램에서 유도된 별집단 성질은 얼마나 일관되는가?
• RQ4 다른 흡수 법칙(Fitzpatrick 1999 대비 Calzetti 2001)이 유도된 별집단 파라미터에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 휴면은하 샘플의 별질량 완전성 한계는 무엇이며, 색상-광도 관계의 해석에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• Fitzpatrick (1999) 또는 Calzetti (2001) 흡수 법칙을 사용할 때 주요 결과는 일관되며, 이는 먼지 보정 방법의 강건성을 입증한다.
• ALHAMBRA 설문조사의 휴면은하는 $z \sim 1$ 범위에서 특정 별형성률 감소와 함께 질량 가중 평균 연령과 금속성이 증가하는 명확한 경향을 보인다.
• 먼지 보정된 $UVJ$ 다이어그램과 별질량-색상 다이어그램은 산란이 최소화된 잘 정의된 휴면은하 시퀀스를 드러내며, 엄밀한 진화 제약 조건을 시사한다.
• $A_V = 0.5$의 붉어짐은 색상 공간에서 측정 가능한 이동을 유도하지만, 내재된 파라미터 추세는 안정적이고 잘 제약된다.
• 가장 높은 적색편이 범위에서 휴면 샘플은 $\sim 10^{10.5} M_\odot$ 이상에서 질량 완전성을 확보하고 있으며, 낮은 질량에서는 완전성이 감소한다.
• 관측된 색상-광도 관계는 최소한의 별형성 활동을 동반한 수동적 진화로 가장 잘 설명되며, 선택된 은하들이 휴면 성질을 가진다는 것을 지지한다.