[논문 리뷰] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS): Downsizing of the blue cloud and the influence of galaxy size on mass quenching over the last eight billion years

C. P. Haines, A. Iovino외 38명|2016. 11. 21.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 136인용 수 27

한 줄 요약

이 연구는 지난 80억 년 동안 별 형성과 은하 구조의 진화를 분석하기 위해 VIPERS 적색편이 조사와 SDSS-DR7를 사용한다. 블루 클라우드의 다운사이징 현상이 드러나며, 고질량 한계가 z≈0.9 시점의 10^11.2 M☉에서 오늘날 10^10.7 M☉로 후퇴함을 보이며, 이는 은하 크기와 질량-크기 비율(M/re)과 관련된 억제에 의해 주도된다. 이 비율은 은하가 부두 성장과 조기형 은하 유사한 형태로의 구조적 전환을 통해 별 형성이 억제되는 데 기여한다.

ABSTRACT

We use the full VIPERS redshift survey in combination with SDSS-DR7 to explore the relationships between star-formation history (using d4000), stellar mass and galaxy structure, and how these relationships have evolved since z~1. We trace the extents and evolutions of both the blue cloud and red sequence, by fitting double Gaussians to the d4000 distribution of galaxies in narrow stellar mass bins, for four redshift intervals over 010^11 M_sun, d4000<1.55) drops sharply by a factor five between z~0.8 and z~0.5. These galaxies are becoming quiescent at a rate that largely matches the increase in the numbers of massive passive galaxies seen over this period. We examine the size-mass relation of blue cloud galaxies, finding that its high-mass boundary runs along lines of constant M*/r_e or equivalently inferred velocity dispersion. Larger galaxies can continue to form stars to higher stellar masses than smaller galaxies. As blue cloud galaxies approach this high-mass limit, they start to be quenched, their d4000 values increasing to push them towards the green valley. In parallel, their structures change, showing higher Sersic indices and central stellar mass densities. For these galaxies, bulge growth is necessary for them to reach the high-mass limit of the blue cloud and be quenched by internal mechanisms. The blue cloud galaxies that are being quenched at z~0.8 lie along the same size-mass relation as present day quiescent galaxies, and seem the likely progenitors of today's S0s.

연구 동기 및 목표

• 최근 80억 년 동안 별 형성과 은하 구조의 진화가 어떻게 일어났는지 이해하기 위해.
• 은하 크기와 질량-크기 비율(M/re)이 별 형성 억제를 규제하는 데 어떤 역할을 하는지 조사하기 위해.
• z≈0.8에서의 질량이 큰 별 형성 은하가 현재의 S0 은하의 조상인지 확인하기 위해.
• 블루 클라우드의 고질량 한계의 진화와 그 구조적 변화와의 연관성을 정량화하기 위해.
• 내부 메커니즘을 통해 녹색 밸리를 통과하고 휴면 상태로 전이되는 과정을 조사하기 위해.

제안 방법

• 저자들은 네 개의 적색편이 밴드(0 < z < 1)에 걸쳐 좁은 별 질량 밴드에서 d4000 지수 분포를 분석하여 블루 클라우드와 레드 시퀀스 집단을 식별한다.
• d4000 분포에 이중 가우시안 피팅을 적용하여 각 적색편이에서 블루 클라우드의 상한 질량을 정밀하게 특정한다.
• 블루 클라우드 은하의 크기-질량 관계를 분석하며, M/re 비율과 유도된 속도 분산(σ_inf)에 중점을 둔다.
• 세르시크 지수와 중심 별 질량 밀도(Σ1)와 같은 구조적 파ameter를 측정하여 억제 과정 중 형태의 진화를 추적한다.
• 우주 시간에 걸쳐 억제 경향을 비교하기 위해 VIPERS 데이터(0.5 ≤ z < 1.0)와 SDSS-DR7(z ≈ 0)를 결합한다.
• 다양한 질량의 블루 클라우드 은하(M > 10^11 M☉, d4000 < 1.55)의 수밀도를 추적하여 억제 속도를 정량화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z ≈ 0.9에서 현재까지 블루 클라우드의 고질량 한계는 어떻게 변화했는가?
• RQ2 은하 크기(re)와 M/re 비율이 별 형성 은하에서 억제가 시작되는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 z ≈ 0.8에서 질량이 큰 별 형성 은하가 국지 휴면 은하와 동일한 크기-질량 관계를 따르는가?
• RQ4 은하가 블루 클라우드의 상한 질량 한계에 가까워질수록 구조적 특성(Sérsic 지수, 중심 질량 밀도)은 어떻게 변화하는가?
• RQ5 억제 과정이 외부 사건이 아닌 부두 성장과 관련된 내부 과정에 의해 얼마나 영향을 받는가?

주요 결과

• 블루 클라우드의 고질량 한계가 z ≈ 0.9에서 M ≈ 10^11.2 M☉에서 오늘날 M ≈ 10^10.7 M☉로 후퇴함을 보이며, 이는 별 형성의 다운사이징을 시사한다.
• z ≈ 0.8에서 z ≈ 0.5 사이에 질량이 큰 블루 클라우드 은하(M > 10^11 M☉, d4000 < 1.55)의 공복수밀도가 4~5배 감소하였으며, 이는 질량이 큰 휴면 은하의 증가와 일치한다.
• 동일한 d4000 값을 가진 은하는 크기-질량 평면에서 일정한 M/re 또는 σ_inf 선을 따라 정렬되며, 이는 크기가 고정 질량에서 별 형성 역사를 조절한다는 것을 시사한다.
• 블루 클라우드의 상한 가장자리는 일정한 M/re 선을 따라 있으며, 이 한계에 가까워지는 은하는 점점 d4000 값이 증가하고 조기형 형태로의 구조적 변화를 보인다.
• z ≈ 0.8에서 억제되는 은하는 η ≥ 2.5의 세르시크 지수와 Σ1 ≥ 10^9.0 M☉ kpc⁻²의 중심 별 질량 밀도를 보이며, 이는 조기형 시스템의 특성이다.
• z ≈ 0.8에서 질량이 큰 별 형성 은하는 국지 휴면 은하와 동일한 크기-질량 관계를 따르며, 이는 오늘날의 S0 은하의 직접적인 조상임을 시사한다.