[논문 리뷰] The CALIFA survey across the Hubble sequence: Spatially resolved stellar population properties in galaxies

R. M. González Delgado, R. García-Benito외 33명|arXiv (Cornell University)|2015. 06. 12.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 135인용 수 148

한 줄 요약

이 연구는 CALIFA 설문조사를 통해 공간적으로 해상도가 높은 통합장역광분광법을 이용하여, 모든 허블 유형을 포함하는 300개의 은하에서 별집단 성질—나이, 금속성, 질량 표면 밀도, 흡수—를 분석한다. 은하의 형상이 별의 질량 뿐 아니라 억제 작용을 결정짓는다는 것이 드러나며, 나선은하에서는 내측에서 외측으로 성장하는 경향이 나타나고, 초기형 은하의 얕은 금속성 기울기는 주로 주요 융합에 기인한다.

ABSTRACT

This paper characterizes the radial structure of stellar population properties of galaxies in the nearby universe, based on 300 galaxies from the CALIFA survey. The sample covers a wide range of Hubble types, and galaxy stellar mass. We apply the spectral synthesis techniques to recover the stellar mass surface density, stellar extinction, light and mass-weighted ages, and mass-weighted metallicity, for each spatial resolution element in our target galaxies. To study mean trends with overall galaxy properties, the individual radial profiles are stacked in seven bins of galaxy morphology. We confirm that more massive galaxies are more compact, older, more metal rich, and less reddened by dust. Additionally, we find that these trends are preserved spatially with the radial distance to the nucleus. Deviations from these relations appear correlated with Hubble type: earlier types are more compact, older, and more metal rich for a given mass, which evidences that quenching is related to morphology, but not driven by mass. Negative gradients of ages are consistent with an inside-out growth of galaxies, with the largest ages gradients in Sb-Sbc galaxies. Further, the mean stellar ages of disks and bulges are correlated, with disks covering a wider range of ages, and late type spirals hosting younger disks. The gradients in stellar mass surface density depend mostly on stellar mass, in the sense that more massive galaxies are more centrally concentrated. There is a secondary correlation in the sense that at the same mass early type galaxies have steeper gradients. We find mildly negative metallicity gradients, shallower than predicted from models of galaxy evolution in isolation. The largest gradients occur in Sb galaxies. Overall we conclude that quenching processes act in manners that are independent of mass, while metallicity and galaxy structure are influenced by mass-dependent processes.

연구 동기 및 목표

• 지역 우주 내 다양한 은하 유형에 걸쳐 별집단 성질의 반경 방향 기울기를 특성화하기 위해.
• 은하 진화를 형성하는 데 있어 별의 질량과 형상의 역할을 분리하여 분석하기 위해.
• 고해상도 공간적으로 해상도가 높은 데이터를 이용해 이론적 은하 형성 모델을 시험하기 위해.
• 억제 작용, 금속성 기울기, 그리고 구조적 성질 간의 관계를 초기형 및 늦은형 은하에서 조사하기 위해.
• 피드백과 융합 역사를 관측된 반경 방향 프로파일(나이, 금속성, 질량 표면 밀도)에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• CALIFA 설문조사는 허블 계열 전반의 300개 은하에 대해 공간적으로 해상도가 높고 신호 대 잡음비가 높은 통합장역광분광법 데이터를 제공한다.
• 스펙트럼 합성 기법을 적용하여 각 공간 해상도 요소에서 별집단 파rameter를 유도한다: 별의 질량 표면 밀도(μ⋆), 흡수(AV), 빛에 가중된 나이와 질량에 가중된 나이, 질량에 가중된 금속성(⟨log Z⋆⟩M).
• 이 성질들의 반경 방향 프로파일을 추출하고, 허블 유형 7개의 밴드(E에서 Sd까지)로 나누어 평균 추세를 식별한다.
• 고산적 기록 방법을 사용하여 관측된 스펙트럼에서 별 형성력과 화학적 풍부도 역사를 재구성한다.
• 결과는 천체물리적 시뮬레이션과 은하 진화 이론 모델(예: RaDES 및 Mollá & Díaz, 2005 모델)과 비교된다.
• 통계적 스택킹을 통해 개별 은하의 노이즈와 해상도 영향에 영향을 받지 않는 반경 기울기의 강력한 검출이 가능하다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 별집단 성질(나이, 금속성, 질량 표면 밀도, 흡수)이 허블 계열 전반에서 반경 방향으로 어떻게 변화하는가?
• RQ2 은하의 억제 작용이 별의 질량보다 형상에 의해 얼마나 영향을 받는가?
• RQ3 나선은하와 초기형 은하에서 관측된 금속성 기울기와 나이 기울기의 기원은 무엇인가?
• RQ4 관측된 반경 방향 프로파일이 천체물리적 시뮬레이션과 화학적 진화 모델의 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 주요 및 보조 융합이 초기형 은하의 중심 영역을 형성하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 더 질량이 큰 은하는 더 컴act하고, 더 오래되었으며, 더 금속성이 높고, 더 덜 먼지가 많은데, 이러한 경향은 모든 허블 유형에서 반경 방향으로 유지된다.
• 더 이른 유형의 은하(E/S0)는 같은 별의 질량에서 후속 유형보다 더 컴act하고, 더 오래되었으며, 더 금속성이 높다. 이는 질량과 독립적으로 형상에 의해 유도되는 억제 작용을 시사한다.
• 빛에 가중된 나이 기울기(내측에서 외측으로 성장)는 Sb–Sbc 은하에서 가장 강력하며, 2 HLR 이상에서는 약하거나 평탄한 기울기를 보이며, 이는 균일한 별 형성 또는 상당한 별의 이동을 시사한다.
• 별의 질량 표면 밀도 기울기는 주로 별의 질량에 의해 결정되며, 질량이 클수록 중심에 더 집중되어 있다. 초기형 은하는 같은 질량에서 더 급격한 기울기를 보이며, 이는 형상의 보조적 역할을 시사한다.
• 금속성 기울기는 약간 음수이며, 고립된 진화 모델이 예측한 것보다 얕으며, Sb–Sbc 은하에서 가장 급격한 기울기를 보이며, 은하수 디스크 측정치와 RaDES 시뮬레이션과 일치한다.
• 흡수는 모든 나선은하에서 외측으로 감소하며, 질량과 무관하며, 초기형 은하보다 더 빨간색이지만, 허블 유형을 신뢰성 있게 구분할 수는 없다.