[논문 리뷰] The Galaxy Stellar Mass Function of X-ray detected groups: environmental dependence of galaxy evolution in the COSMOS survey

S. Giodini, A. Finoguenov외 7명|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|2011. 11. 07.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 67인용 수 28

한 줄 요약

이 연구는 COSMOS 조사에서 X선으로 탐지된 군집 내 은하의 은하별 질량 함수(GSMF)를 분석하여 환경이 은하 진화에 미치는 영향을 조사한다. 수축된 은하의 경우 저질량 군집에서 필드보다 낮은 질량 기울기가 더 평탄하여 지연된 억제를 나타내며, 저질량 군집 내 성간 은하의 특성 질량은 50% 높아져 환경에 의한 억제가 약한 것으로 나타났다. 필드에서는 낮은 질량의 억제된 은하의 축적이 더 강하게 일어나며, 군집은 필드에 비해 sSFR이 0.2 dex 낮고, 억제 시점이 약 3 Gyr 지연된다.

ABSTRACT

We study the stellar mass distribution for galaxies in 160 X-ray detected groups of 10^13

연구 동기 및 목표

• 환경, 특히 은하 군집이 은하의 별 질량 축적에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위해.
• 환경적 영향을 분리하기 위해 X선으로 탐지된 군집의 은하별 질량 함수(GSMF)를 필드와 비교하기 위해.
• 은하 군집 내 성간 은하와 수축된 은하 집단 간의 GSMF 형태와 진화가 어떻게 다를지 판단하기 위해.
• 군집 질량이 억제 효율성과 성간 은하 대비 수축된 은하의 별 질량 분포를 어떻게 조절하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 저자들은 COSMOS 조사의 160개의 X선으로 탐지된 은하 군집을 분석하였으며, 이는 비틀림 질량(M200) 기반으로 고질량 및 저질량 하위표본으로 나누어졌다.
• 다중 파장 광도 및 별 집단 합성 모델을 사용하여 별 질량을 추정함으로써, 군집과 필드 내 수축된 은하 및 성간 은하의 복합 별 질량 함수(GSMF)를 구축하였다.
• GSMF는 Schechter 함수로 모델링되었으며, 복잡한 저질량 특징을 포착하기 위해 이중-Schechter 또는 끊어진 거듭제곱 법칙 형태의 추가 분석도 수행되었다.
• 모든 별 질량 구간에서 특정 별 형성률(sSFR)을 계산하여 환경 간의 억제 효율성을 비교하였다.
• 적색편이까지 z ≈ 1까지의 진화를 추적하여 우주 시간에 따른 환경적 차이가 억제에 어떻게 영향을 미치는지 평가하였다.
• 환경 및 적색편이에 따라 성간 은하에 속한 별 질량 비율과 Schechter 함수의 특성 질량(M*)을 비교하는 분석을 포함하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 X선으로 탐지된 군집과 필드 간의 은하별 질량 함수(GSMF) 형태는 수축된 은하와 성간 은하의 경우 어떻게 다를까?
• RQ2 환경에 의한 억제 효율성은 군집 질량에 따라 달라지며, 이는 GSMF의 저질량 끝에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 군집과 필드 간의 sSFR과 별 형성 비율의 적색편이 진화는 어떻게 다른가? 이는 억제 시점에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ4 왜 저질량 군집에서는 고질량 군집보다 성간 은하의 특성 질량이 더 높은가? 이는 환경 과정에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 현재의 반분석 모델이 관측된 GSMF와 sSFR 분포를 군집과 필드에서 얼마나 잘 재현하는가?

주요 결과

• 군집 내 수축된 은하의 GSMF는 필드보다 낮은 질량 범위(log(M/M⊙) < 10.5)에서 더 평탄한 저질량 기울기를 보이며, 이는 군집 내 낮은 질량의 억제된 은하의 축적이 지연됨을 나타낸다.
• 필드에서는 낮은 질량 범위(log(M/M⊙) < 9.5)에서 수축된 GSMF가 급격히 감소하는 경향을 보이며, 이는 난쟁이 은하의 선호적 억제를 시사하지만, 군집에서는 이와 같은 특징이 관찰되지 않는다.
• 저질량 군집(M200 < 6 × 10^13 M⊙) 내 성간 은하의 특성 질량은 고질량 군집보다 50% 높으며, 이는 환경에 의한 억제가 약한 것을 의미한다.
• 모든 별 질량 범위에서 군집의 중앙 sSFR은 필드보다 0.2 dex 낮으며, 억제 시점이 약 3 Gyr 지연된다.
• 저질량 군집 내 성간 은하에 속한 별 질량 비율은 고질량 군집보다 50% 높으며(총 질량의 2/3), 이는 더 효율적인 별 형성 또는 지연된 억제를 의미한다.
• 낮은 적색편이에서 수축된 은하 비율이 증가하는 동안에도 저질량 군집은 더 큰 비율의 별 질량을 성간 은하에 유지하고 있으며, 이는 더 효율적인 물질의 별로의 전환을 반영한다.