[논문 리뷰] The ages, metallicities and element abundance ratios of massive quenched galaxies at z~1.6

Masato Onodera, C. M. Carollo외 9명|arXiv (Cornell University)|2014. 11. 18.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 9인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 COSMOS 영역 내 24개의 거대한 꺼진 은하들에 대해 1.25 < z_spec < 2.09 범위의 깊은 near-IR 스펙트로스코피를 이용하여 z≈1.6에서의 항성 집단 성질을 분석한다. 복합 스펙트럼에서 Lick 흡수선 지수를 측정함으로써 평균 연령은 약 1.1 Gyr, [Z/H] = 0.24, [α/Fe] = 0.31를 발견하였으며, 이는 z≈2.3에서 약 1 Gyr 동안 급속한 별 형성의 흔적임을 시사한다. 이는 그 시기에 주로 별 형성 중인 은하들이 이러한 꺼진 은하들의 가장 가능성이 높은 조상임을 밝힌다.

ABSTRACT

We investigate the stellar population properties of a sample of 24 massive quenched galaxies at $1.25

연구 동기 및 목표

• z≈1.6에서의 거대한 꺼진 은하의 별 형성 역사 및 꺼짐 이후 진화를 제약하기 위해.
• 휴지 영역에서의 Lick 지수를 이용해 이러한 은하들의 항성 집단 성질—연령, 금속성 [Z/H], [α/Fe]—를 결정하기 위해.
• 유사한 고적색적 별 형성 속도와 금속성을 가진 고적색적 주순선 은하들과의 비교를 통해 가능한 조상 별 형성 은하들을 식별하기 위해.
• 이 고적색적 꺼진 은하들이 유사한 속도 분산을 가진 국지적 거대한 초기형 은하로 수동적으로 진화할 수 있는지 테스트하기 위해.

제안 방법

• COSMOS 영역 내 24개의 거대한 꺼진 은하에 대해 1.25 < z_spec < 2.09 범위에서 Subaru/MOIRCS를 이용해 깊은 near-IR 스펙트로스코피를 확보하였다.
• 개별 은하 스펙트럼에서 고신호대비잡음비의 휴지 영역 옵티컬 복합 스펙트럼을 구성하여 Lick 흡수선 지수를 측정하였다.
• 항성 집단 합성 모델을 사용하여 측정된 선 지수에서 빛 무게 평균 연령, [Z/H], [α/Fe]를 유도하였다.
• 유사한 속도 분산을 가진 국지적 초기형 은하들과의 비교를 통해 z=0까지의 수동적 진화 여부를 평가하였다.
• 꺼짐 이전의 일정한 SFR을 가정할 때, [α/Fe] 값으로부터 별 형성 시간 상수를 추정하였다.
• 유도된 형성 적색편이를 이용해 z≈2.3에서 주순선 상의 가장 가능성이 높은 조상 별 형성 은하들을 식별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z≈1.6에서의 거대한 꺼진 은하들의 평균 항성 집단 성질—연령, 금속성, [α/Fe]—은 무엇인가?
• RQ2 이 은하들이 z=0까지 수동적으로 진화하여 유사한 속도 분산을 가진 국지적 거대한 초기형 은하의 성질을 만족시킬 수 있는가?
• RQ3 관측된 [α/Fe] 비율으로부터 유도되는 별 형성 시간 상수는 무엇이며, 이는 꺼짐 과정에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ4 연령과 금속성에 기반해 이 은하들의 주요 별 질량 형성 적색편이는 어느 적색편이에서 이루어졌는가?
• RQ5 어느 고적색 별 형성 은하 집단이 이러한 꺼진 은하들의 가장 가능성이 높은 조상인가?

주요 결과

• 표본 내 항성 집단의 평균 연령는 log(age/Gyr) = 0.04_{-0.08}^{+0.10}이며, 이는 약 1.1 Gyr에 해당한다.
• 금속성 [Z/H]는 0.24_{-0.14}^{+0.20}로 측정되었으며, 이는 초과금속성임을 시사한다.
• [α/Fe] 비율은 0.31_{-0.12}^{+0.12}이며, 이는 ≤1 Gyr 이내의 짧은 별 형성 시간 상수와 일치한다.
• 연령과 천체역학적 진화를 바탕으로 유도된 별 질량 형성의 주요 적색편이는 z_f ≈ 2.3이다.
• 꺼짐 직전의 유도된 특별한 별 형성 속도는 약 1 Gyr⁻¹이며, 이는 질량 2.5×10¹¹ M☉인 은하의 SFR이 약 200 M☉ yr⁻¹임을 의미한다.
• 이러한 성질들은 이 은하들이 z≈2.3에서 주순선 상의 거대한 별 형성 은하의 후손임을 일치시키며, 따라서 가장 가능성이 높은 조상으로 식별된다.