[논문 리뷰] The COSMOS2015 galaxy stellar mass function: 13 billion years of stellar mass assembly in 10 snapshots

I. Davidzon, O. Ilbert외 22명|arXiv (Cornell University)|2017. 01. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 228인용 수 114

한 줄 요약

이 논문은 COSMOS2015 카탈로그를 사용하여 COSMOS 필드에서 z ~ 0.1에서 6까지 은하의 질량 함수와 은하 질량 밀도를 도출하고, z > 2.5에 대해 업데이트된 photometric redshifts 및 SED fitting으로 얻은 결과를 사용하며, 이를 ΛCDM 시뮬레이션의 halo mass function와 비교합니다.

ABSTRACT

We measure the stellar mass function (SMF) of galaxies in the COSMOS field up to $z\sim6$. We select them in the near-IR bands of the COSMOS2015 catalogue, which includes ultra-deep photometry from UltraVISTA-DR2, SPLASH, and Subaru/Hyper-SuprimeCam. At $z>2.5$ we use new precise photometric redshifts with error $σ_z=0.03(1+z)$ and an outlier fraction of $12\%$, estimated by means of the unique spectroscopic sample of COSMOS. The increased exposure time in the DR2, along with our panchromatic detection strategy, allow us to improve the stellar mass completeness at high $z$ with respect to previous UltraVISTA catalogues. We also identify passive galaxies through a robust colour-colour selection, extending their SMF estimate up to $z=4$. Our work provides a comprehensive view of galaxy stellar mass assembly between $z=0.1$ and 6, for the first time using consistent estimates across the entire redshift range. We fit these measurements with a Schechter function, correcting for Eddington bias. We compare the SMF fit with the halo mass function predicted from $Λ$CDM simulations. We find that at $z>3$ both functions decline with a similar slope in the high-mass end. This feature could be explained assuming that the mechanisms that quench star formation in massive haloes become less effective at high redshift; however further work needs to be done to confirm this scenario. Concerning the SMF low-mass end, it shows a progressive steepening as moving towards higher redshifts, with $α$ decreasing from $-1.47_{-0.02}^{+0.02}$ at $z\simeq0.1$ to $-2.11_{-0.13}^{+0.30}$ at $z\simeq5$. This slope depends on the characterisation of the observational uncertainties, which is crucial to properly remove the Eddington bias. We show that there is currently no consensus on the method to quantify such errors: different error models result in different best-fit Schechter parameters. [Abridged]

연구 동기 및 목표

• COSMOS 필드에서 z ~ 0.1에서 6까지의 은하 질량 함수(SMF)를 일관되게 질량 완전성 있게 측정합니다.
• COSMOS2015 카탈로그와 업데이트된 SED fitting을 활용하여 고적은 포락 completeness와 은하 질량 추정치를 개선합니다.
• 수 passive 및 active 은하 집단을 식별하고 우주적 시간에 따른 질량 축적을 추적합니다.
• 관찰된 SMF가 ΛCDM의 halo mass function과 어떻게 evolution하는지 평가하고 quenching 및 질량 성장 메커니즘에 대해 해석합니다.]
• method:[COSMOS2015 카탈로그를 UltraVISTA-DR2, SPLASH, 및 Subaru/Hyper Suprime-Cam 광측정과 함께 사용합니다.
• z > 2.5에 대해 템플릿 라이브러리를 확장하고 3 < z < 6에 맞춘 업데이트된 SED fitting으로 photometric redshifts를 재계산합니다.
• SED 템플릿에 네뇨발선(emission lines)을 포함시켜 z_phot 및 질량 추정치를 개선합니다.
• z ~ 6까지의 완전성 확보를 위해 [3.6] < [3.6]_lim의 플럭스-리미트 샘플 선택을 적용하고 CANDELS CANDELS 데이터 교차확인을 통해 완전성을 평가합니다.
• 스타와 은하를 다중 기준 진단으로 분류하고 AGN 우위 소스는 제거하여 편향된 질량을 피합니다.]
• research_questions:[

제안 방법

• Use the COSMOS2015 catalogue with UltraVISTA-DR2, SPLASH, and Subaru/Hyper Suprime-Cam photometry.
• Recompute photometric redshifts for z > 2.5 with an expanded template library and updated SED fitting tuned for 3 < z < 6.
• Incorporate nebular emission lines in SED templates to improve z_phot and mass estimates.
• Apply a flux-limited sample selection with [3.6] < [3.6]_lim to ensure completeness up to z ~ 6, with completeness assessed via CANDELS CANDELS data cross-checks.
• Classify stars vs galaxies using multi-criteria diagnostics and remove AGN-dominated sources to avoid biased masses.]
• research_questions: ["COSMOS 필드에서 z ~ 0.1에서 6까지의 은하 질량 함수의 형태와 진화를 무엇입니까?","일관된 방법론을 사용할 때 고적(z > 2.5) SMF가 저적 측정과 어떻게 비교됩니까?","수 passive 대 스타 형성 은하가 시간에 따라 SMF를 형성하는 역할은 무엇입니까?","관찰된 SMF의 기울기와 정규화가 ΛCDM이 예측하는 halo mass function과 어떻게 비교되며, 고적에서 quenching 효율에 대해 무엇을 시사합니까?","Photometric redshift 불확실성과 Eddington 바이어스가 SMF에 대한 Schechter 함수 적합에 미치는 체계적 영향은 무엇입니까?"]
• key_findings:[

실험 결과

연구 질문

• RQ1 무슨...

주요 결과

• SMF는 z ~ 6까지 더 깊은 DR2 데이터와 전파 파장 탐지 전략으로 고적에서의 완전성이 개선되어 측정됩니다.
• 고적 SMF는 저질량 끝의 기울기 α가 z ~ 0.1에서 ~ -1.47에서 시작해 z ~ 5에서 ~ -2.11까지 악화하는 경향을 보이며, 오류 모델링에 따라 차이가 있습니다.
• 수 passive 은하 집단이 식별되며 그들의 SMF가 z = 4까지 확장됩니다.
• z > 3에서 SMF의 고질량 끝 기울기와 halo mass function의 감소 폭이 유사하게 나타나며, 이는 고적에서 quenching 메커니즘의 효과가 덜할 수 있음을 시사합니다.
• 네뉼러(emission) 선이 SED 템플릿에 포함되어 고적 은하의 redshift 및 질량 추정치를 개선합니다.
• CANDELS 데이터를 사용하여 완전성 및 선택 효과([3.6]-band 한계 등)를 면밀히 평가하여 고적 측정의 견고함을 확보합니다.