[논문 리뷰] The principal driver of star formation in early-type galaxies at late epochs: the case for minor mergers

Sugata Kaviraj, Kok-Meng Tan외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 01. 13.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 1

한 줄 요약

논문은 다파장 COSMOS 조사 데이터를 바탕으로 중간 적색이동(z < 1) 시기의 초기형은하(ETGs)에서 저수준의 항성 형성은 주로 경미한 융합에 의해 주도된다고 제안한다. 32%의 ETG가 파란 UV 색상과 연관된 교란된 형상 구조를 보이며, 주요 융합 비율은 이러한 활동을 설명하기에 너무 낮아, 이 시스템에서 항성 형성의 주요 기여자는 경미한 융합임을 시사한다. 젊은 항성 성분은 잔여 물질의 10% 미만을 차지하며, 약 0.03–0.3 Myr의 timescale 내에 형성된다.

ABSTRACT

We exploit multi-wavelength photometry of early-type galaxies (ETGs) in the COSMOS survey to demonstrate that the low-level star formation activity in the ETG population at intermediate redshift is likely to be driven by minor mergers. Splitting the ETGs into galaxies that show disturbed morphologies indicative of recent merging and those that appear relaxed, we find that ~32% of the ETG population appears to be morphologically disturbed. While the relaxed objects are almost entirely contained within the UV red sequence, their morphologically disturbed counterparts dominate the scatter to blue UV colours, regardless of luminosity. Empirically and theoretically determined major-merger rates in the redshift range z<1 are several times too low to account for the fraction of disturbed ETGs in our sample, suggesting that minor mergers represent the principal mechanism driving the observed star formation activity in our sample. The young stellar components forming in these events have ages between 0.03 and 0.3 Myrs and typically contribute <10% of the stellar mass of the remnant. Together with recent work which demonstrates that the structural evolution of nearby ETGs is consistent with one or more minor mergers, our results indicate that the overall evolution of massive ETGs may be heavily influenced by minor merging at late epochs and highlights the need to systematically study this process in future observational surveys.

연구 동기 및 목표

• 중간 적색이동(z < 1) 시기의 초기형은하(ETGs)에서 저수준 항성 형성의 주요 물리적 메커니즘을 규명하는 것.
• 관측된 형태적으로 교란된 ETG 비율을 설명하기 위해 주요 융합이 가능한지 평가하는 것.
• 다양한 질량의 초기형은하에서 늦은 천체 시대에 항성 형성과 구조적 진화를 유지하는 데 경미한 융합이 수행하는 역할을 평가하는 것.
• 융합 사건 동안 형성된 젊은 항성 성분의 연령과 질량 기여도를 정량화하는 것.

제안 방법

• COSMOS 조사의 다파장 광도 측정 자료를 활용하여 초기형은하(ETGs)의 복귀 기준 UV 및 옵티컬 성질을 분석하였다.
• 고해상도 이미지의 시각적 점검을 바탕으로 형태적으로 교란된 및 안정된 하위집단으로 ETG를 분류하였다.
• 다양한 빛의 세기에서 교란된 ETG와 안정된 ETG 간의 UV–옵티컬 색상 분포(UV 빨간색 일렬행진 대비 파란색 산산각)를 비교하였다.
• 관측적 조사에서 유도된 실증적 주요 융합 비율과 관측된 교란된 ETG 비율을 대조하여 일관성 여부를 평가하였다.
• 별성분 합성 모델링을 통해 융합 사건에서 형성된 젊은 항성 집단의 연령과 질량 비율을 유추하였다.
• 이론적 및 실증적 융합 비율를 구조적 진화 모델과 통합하여 경미한 융합의 누적 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주요 융합이 이 적색이동 범위에서 희박한데도 불구하고, z < 1에서의 초기형은하에서 저수준 항성 형성을 이끄는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ2 형태적으로 교란된 ETG는 UV 빨간색 일렬행진에서 얼마나 벗어나며, 이는 지속적인 항성 형성에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ3 z < 1에서 관측된 주요 융합 비율이 COSMOS 샘플의 교란된 ETG 비율을 설명할 수 있는가?
• RQ4 융합 유도 항성 형성에서 형성된 초기형은하의 젊은 항성 성분의 일반적인 연령과 질량 비율은 무엇인가?
• RQ5 경미한 융합은 거대한 초기형은하의 장기적 구조적 및 항성 형성 진화에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• COSMOS 조사에서 초기형은하 집단의 약 32%가 최근 융합을 암시하는 형태적 교란을 보였다.
• 안정된 ETG는 주로 UV 빨간색 일렬행진에 위치해 있으나, 교란된 ETG는 파란색 UV 색상으로의 산산각 분포가 뚜렷하여 최근 또는 지속적인 항성 형성을 시사한다.
• 실증적 및 이론적 주요 융합 비율은 관측된 교란된 ETG 비율을 설명하기에 부족하여, 경미한 융합이 주요 메커니즘임을 시사한다.
• 이러한 사건에서 형성된 젊은 항성 성분의 연령은 0.03에서 0.3 Myr 사이로, 최근 항성 형성 사건과 일치한다.
• 이러한 젊은 성분은 일반적으로 잔여 은하 총 항성 질량의 10% 미만을 차지한다.
• 결과는 거대한 초기형은하의 늦은 단계에서의 구조적 및 항성 형성 진화에 경미한 융합이 핵심 역할을 한다는 가설과 일치한다.