[논문 리뷰] The Nascent Red Sequence at z~2

A. Zirm, S. A. Stanford외 13명|NPARC|2008. 02. 14.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 31인용 수 39

한 줄 요약

이 연구는 Hubble NICMOS의 근적외선 영상 자료를 활용하여 z~2.16에 위치한 원시 은하 덩어리에서 아직 형성 중인 빨간색 시퀀스를 규명하였다. 이는 빨간색 은하의 표면 과잉 밀도가 6.2×이며, 내재된 산란이 높고 CMR 기울기가 급격하여, 대부분의 구성원에서 먼지에 의해 가려진 별 형성 또는 최근 형성된 별 집단이 존재하는 가운데 빨간색 시퀀스의 형성이 진행 중임을 시사한다.

ABSTRACT

We present new constraints on the evolution of the early-type galaxy color-magnitude relation (CMR) based on deep near-infrared imaging of a galaxy protocluster at z=2.16 obtained using NICMOS on-board the Hubble Space Telescope. This field contains a spectroscopically confirmed space-overdensity of Lyman-alpha and H-alpha emitting galaxies which surrounds the powerful radio galaxy MRC 1138-262. Using these NICMOS data we identify a significant surface-overdensity (= 6.2x) of red J-H galaxies in the color-magnitude diagram (when compared with deep NICMOS imaging from the HDF-N and UDF). The optical-NIR colors of these prospective red-sequence galaxies indicate the presence of on-going dust-obscured star-formation or recently formed (

연구 동기 및 목표

• 깊은 근적외선 영상 자료를 활용하여 고적조도 은하 원시 덩어리에서 빨간색 시퀀스의 형성 과정을 탐구하기 위해.
• z~2에서 초기 유형 은하의 색-등급관계(CMR)가 이미 정착되어 있는지 여부를 규명하기 위해.
• 관측된 빨간색 시퀀스의 형성에 먼지에 의해 가려진 별 형성과 별 집단 연령이 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 이 원시 덩어리의 CMR 기울기와 산란을 저적조도 은하 덩어리와 비교하여 은하 형성 시간 스케일을 제약하기 위해.
• 고적조도에서 원시 타원 은하를 식별하는 데 있어 광학적 적색편이와 형태 분류의 신뢰성을 평가하기 위해.

제안 방법

• Hubble의 NICMOS 기구를 사용하여 z=2.16에 위치한 라디오 은하 MRC 1138-262 중심의 천체 영역에서 J110 및 H160 필터를 활용한 깊은 근적외선 영상 자료를 확보하였다.
• J110−H160 대비 H160의 색-등급도를 구성하여 빨간색 시퀀스 후보를 식별하고, HDF-N 및 UDF 깊은 영역과 비교하였다.
• 광학적 적색편이와 SED 피팅을 활용하여 빨간색 은하의 별 집단 연령, 질량, 먼지 함량을 추정하였다.
• 색, 등급, 형태 기준에 따라 세 가지 은하 샘플을 선별하여 CMR 특성을 독립적으로 평가하였다.
• 각 샘플의 CMR를 피팅하고 내재된 산란과 기울기를 측정하였으며, 저적조도 은하 덩어리의 CMR와 비교하였다.
• 휴대형 U-B 색상 분석과 수동 진화 모델을 적용하여 형성 적조도와 진화 경향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고적조도 원시 덩어리에서 빨간색 시퀀스는 z~2.16에 이미 정착되어 있는가, 아니면 여전히 형성 중인가?
• RQ2 이 원시 덩어리에서의 색-등급관계의 내재된 산란과 기울기는 저적조도 은하 덩어리와 비교해 어떻게 다른가?
• RQ3 먼지에 의해 가려진 별 형성 또는 최근 형성된 별 집단이 관측된 빨간색 은하 집단 형성에 얼마나 기여하는가?
• RQ4 이 원시 덩어리의 가장 빛나는 빨간색 은하들은 z~3에서 수동 진화 모델에 부합하는가, 아니면 더 이른 형성 시기를 요구하는가?
• RQ5 광학적 적색편이와 형태 분류가 고적조도 원시 덩어리에서 원시 타원 은하를 신뢰성 있게 식별할 수 있는가?

주요 결과

• MRC 1138-262 원시 덩어리 영역에서 깊은 영역과 비교해 빨간색 J110−H160 은하의 표면 과잉 밀도가 6.2×로 확인되었다.
• z~2.16에서의 CMR는 저적조도 은하 덩어리와 비교해 유의미하게 높은 내재된 산란과 더 급격한 기울기를 보이며, 빨간색 시퀀스 형성이 진행 중임을 시사한다.
• SED 피팅 결과 대부분의 빨간색 은하는 빛의 가중 평균 연령이 1~2.5 Gyr이며, 별 질량은 약 수십 ×10^10 M☉ 수준임을 나타낸다.
• 빨간색 은하는 z~1.24 은하 덩어리의 수동 진화 모델보다 주로 더 파랑색을 띠며, 이는 지속적인 먼지에 의해 가려진 별 형성 또는 더 높은 형성 적조도를 시사한다.
• 가장 빛나는 빨간색 은하들은 z=1.24인 RDCS1252 은하 덩어리의 수동 진화 궤적과 일치하며, 일부는 이미 휴면 상태에 있는 이중성 인구의 흔적을 보이고 있다.
• 형태가 초기 유형이며 광학적 적색편이가 있는 8개의 빨간색 은하로 구성된 샘플 C는 낮은 내재된 산란과 급격한 CMR 기울기를 보이며, 아직 형성 중인 빨간색 시퀀스임을 시사하지만, 스펙트럼적 확인은 이루어지지 않았다.