[논문 리뷰] The environmental dependence of the stellar mass function at z~1: Comparing cluster and field between the GCLASS and UltraVISTA surveys

R. F. J. van der Burg, Adam Muzzin외 10명|Americanae (AECID Library)|2013. 04. 19.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 72인용 수 60

한 줄 요약

이 연구는 GCLASS 조사에서 취득한 질량이 큰 은하군 집합체(z~1)의 은하 별 질량 함수(SMF)를 UltraVISTA에서 취득한 필드 은하들과 비교한다. 깊은 광도 측정과 분광학적 적색편이를 사용하여 오염을 보정한다. 결과적으로 은하군 환경은 휴면 은하의 비율이 유의미하게 높으며, 이는 SMF의 기울기가 더 급격하다는 것을 의미한다. 필드와 유사한 성간 형성 은하의 45%가 은하군에서 억제되며, 이는 z~1에서 환경 기반 억제가 지배적임을 시사한다.

ABSTRACT

We present the stellar mass functions (SMFs) of star-forming and quiescent galaxies from observations of 10 rich clusters in the Gemini Cluster Astrophysics Spectroscopic Survey (GCLASS) in the redshift range 0.86

연구 동기 및 목표

• 고적색편이(z~1)의 은하군 내 은하의 별 질량 함수(SMF)를 측정하고, 이를 필드와 비교하여 환경 의존성을 이해한다.
• 밀도가 높은 은하군 환경과 낮은 밀도의 필드 지역 간에 SMF의 형태와 정규화가 어떻게 다름을 조사한다.
• z~1에서 성간 형성 은하가 휴면 은하로 전환되는 데 있어 환경 기반 억제의 역할을 정량화한다.
• 질량 기반과 환경 기반 억제 메커니즘이 서로 협력하여 다양한 환경에서 유사한 SMF 형태를 만들어내는지 테스트한다.
• GCLASS 조사에서 취득한 깊은 분광학적 적색편이를 사용하여 광학적 오염을 보정함으로써 SMF 정확도를 향상시킨다.

제안 방법

• 10개의 GCLASS 은하군 집합체에 대해 K_s 대역으로 선택된 다중 파장 광도 카탈로그(11개 밴드, u에서 8 μm까지)를 구축하여 별 질량과 광학적 적색편이를 추정한다.
• SED 피팅 기법을 사용하여 별 질량을 유도하고, 복사역도 U-V 대비 V-J 다이어그램을 사용하여 은하를 성간 형성 또는 휴면으로 분류한다.
• GCLASS 조사에서 취득한 분광학적 적색편이(1282개 은하)를 적용하여 은하군 소속에 대한 잘못된 양성 및 잘못된 음성 결과를 보정한다.
• 분광학적 완전성과 순도를 사용하여 광학적 수량 수를 보정함으로써 은하군 SMF를 校정한다.
• 은하군 및 필드 환경에서 Schechter 함수를 SMF에 적합하여 정규화(M*)와 어두운 끝 기울기(α)를 비교한다.
• 질량 기반과 환경 기반 억제를 조합한 억제 모델을 개발하여 은하군에서 억제된 은하 비율을 추정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z~1 은하군과 필드의 은하에서 SMF의 형태와 정규화는 어떻게 다름가?
• RQ2 z~1에서 필드의 성간 형성 은하 중 얼마나 많은 비율이 은하군 환경에서 억제될까?
• RQ3 다른 억제 메커니즘(질량 대비 환경)이 존재하더라도, 휴면 및 성간 형성 SMF의 형태는 다양한 환경에서 유사하게 유지되는가?
• RQ4 관측된 총 SMF의 차이가 주로 은하 억제에 대한 환경적 영향 때문인가?
• RQ5 우주적 변동성 또는 조사의 깊이가 은하군 및 필드 샘플의 관측된 SMF에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 은하군의 총 별 질량 함수는 필드보다 유의미하게 더 급격한 기울기를 가지며, 이는 주로 고밀도 환경에서 휴면 은하 비율이 높기 때문이다.
• 휴면 및 성간 형성 은하의 Schechter 파rameter(α 및 M*)는 오차 범위 내에서 은하군과 필드 간에 일관되며, 이는 유사한 본질적 SMF 형태를 의미한다.
• 은하군에서는 낮은 질량 은하(M* < 10^10 M☉)가 필드에 비해 상대적으로 부족한 것으로 나타나, 은하군에서 질량 조립 또는 억제 효율성이 높아졌음을 시사한다.
• 총 물질 밀도로 정규화했을 때, 은하군은 모든 별 질량 범위에서 은하의 과잉을 보이며, 이는 고밀도 환경에서 더 높은 항성 형성 효율성을 의미한다.
• 간단한 억제 모델을 통해 z~1에서 성간 형성 은하의 45^{+4}_{-3}%가 필드에서는 활성 상태를 유지할 것으로 예상되나, 은하군에서는 억제됨을 추정한다.
• 다양한 환경에서 SMF 형태의 유사성은 서로 다른 억제 메커니즘이 존재하더라도(질량 대비 환경), 유사한 SMF 형태를 만들어내도록 공존해야 한다는 것을 시사한다.