[논문 리뷰] The VIMOS VLT Deep Survey - Evolution of the luminosity functions by galaxy type up to z=1.5 from first epoch data

E. Zucca, O. Ilbert외 48명|ArXiv.org|2005. 06. 16.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 55인용 수 79

한 줄 요약

이 연구는 VIMOS VLT 딥 서베이(VVDS)에서 얻은 순수한 등급 선택, 분광학적 샘플을 사용하여 은하 유형별로 빛의 함수 진화에 대한 최초의 종합적 분석을 제시한다. 적색편이까지 z=1.5를 포함한다. 이는 늦은 유형(불규칙형) 은하가 관측된 진화의 대부분을 이끌고 있으며, M*의 강한 밝아짐과 기울기의 기울어짐이 강하게 나타나는 반면, 이른 유형 은하는 최소한의 빛의 함수 형태 변화를 보이며 수동적으로 진화함을 드러낸다.

ABSTRACT

From the first epoch observations of the VVDS up to z=1.5 we have derived luminosity functions (LF) of different spectral type galaxies. The VVDS data, covering ~70% of the life of the Universe, allow for the first time to study from the same sample and with good statistical accuracy the evolution of the LFs by galaxy type in several rest frame bands from a purely magnitude selected sample. The magnitude limit of the VVDS allows the determination of the faint end slope of the LF with unprecedented accuracy. Galaxies have been classified in four spectral classes, using their colours and redshift, and LFs have been derived in the U, B, V, R and I rest frame bands from z=0.05 to z=1.5. We find a significant steepening of the LF going from early to late types. The M* parameter is significantly fainter for late type galaxies and this difference increases in the redder bands. Within each of the galaxy spectral types we find a brightening of M* with increasing redshift, ranging from =< 0.5 mag for early type galaxies to ~1 mag for the latest type galaxies, while the slope of the LF of each spectral type is consistent with being constant with redshift. The LF of early type galaxies is consistent with passive evolution up to z~1.1, while the number of bright early type galaxies has decreased by ~40% from z~0.3 to z~1.1. We also find a strong evolution in the normalization of the LF of latest type galaxies, with an increase of more than a factor 2 from z~0.3 to z~1.3: the density of bright late type galaxies in the same redshift range increases of a factor ~6.6. These results indicate a strong type-dependent evolution and identifies the latest spectral types as responsible for most of the evolution of the UV-optical luminosity function out to z=1.5.

연구 동기 및 목표

• z=0.05에서 z=1.5까지 단일 깊이의 분광학적 서베이를 사용하여 스펙트럼 유형별 은하 빛의 함수 진화를 측정하기 위해.
• Schechter 함수 매개변수(M*, α, φ*)가 적색편이와 은하 유형에 따라 어떻게 변화하는지 규명하기 위해.
• 전반적인 UV-광학 빛의 함수 진화를 이끌고 있는 은하 유형을 특정하기 위해.
• 우주의 시간에 따라 빛의 함수를 형성하는 데 기여하는 수동적 진화와 항성 형성의 역할을 평가하기 위해.
• 낮은 밝기 끝 기울기를 향상시키기 위해 낮은 등급 한계(I_AB=24)와 분광학적 적색편이를 사용하기 위해.

제안 방법

• I_AB ≤ 24의 등급 한계를 가진 VVDS의 첫 번째 에포크 데이터를 사용하여, 7,713개의 은하로 구성된 순수한 등급 선택 분광학적 샘플을 확보하였다.
• 휴대형 U-B 및 B-I 색상과 적색편이를 사용하여 은하를 네 가지 스펙트럼 유형(1: 이른 유형, 2: S0, 3: S, 4: 불규칙형)으로 분류하였다.
• 적색편이 범위 z=0.05에서 z=1.5까지 각 은하 유형에 대해 휴대형 U, B, V, R, I 대역에서 빛의 함수를 유도하였다.
• 빛의 함수를 Schechter 함수로 적합: Φ(M)dM = Φ* (10^(0.4(M*-M))) exp(-10^(0.4(M*-M))) dM.
• 관측 결과를 광학적 적색편이 서베이(예: COMBO-17) 및 이전 연구(예: 2dFGRS, SDSS)와 비교하여 결과의 타당성을 검증하였다.
• 분광학적 적색편이를 사용하여 분류의 모호함을 최소화하고 희귀한 밝은 집단의 정확한 샘플링을 보장하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다른 은하 스펙트럼 유형에 대해 빛의 함수는 적색편이에 따라 어떻게 진화하는가?
• RQ2 z=1.5까지 전반적인 빛의 함수 진화를 이끄는 데 이른 유형과 늦은 유형 은하 중 어느 것이 주요한가?
• RQ3 Schechter 함수 매개변수(M*, α, φ*)는 적색편이와 은하 유형에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ4 관측된 빛의 함수 진화가 수동적 진화인지, 지속적인 항성 형성인지 어느 정도 반영하는가?
• RQ5 각 유형의 어두운 및 밝은 은하가 고적색편이에서의 총 UV-광학 빛의 밀도에 기여하는 정도는 어떠한가?

주요 결과

• 빛의 함수의 기울기 α는 모든 휴대형 대역에서 이른 유형(유형 1)에서 늦은 유형(유형 4)으로 갈수록 상당히 기울어지며, Δα ≈ 1.3–1.5의 변화를 보인다.
• 늦은 유형 은하의 특성 magnitude M*는 상당히 어두워지며, I 대역에서 이른 유형과 비교해 최대 1.4 mag 어두워진다.
• 최후의 유형(유형 4) 은하에서 z≈0.3에서 z≈1.3으로 갈수록 M*가 최대 약 1 mag 밝아지며, 기울기 α는 적색편이에 따라 일정하게 유지된다.
• 유형 4 은하의 빛의 함수 정규화 φ*는 z≈0.3에서 z≈1.3로 갈수록 2배 이상 증가한다.
• 밝은(M_B_AB < -20) 늦은 유형 은하의 수 밀도는 z≈0.3에서 z≈1.3로 갈수록 약 6.6배 증가하여, 항성 형성 집단의 강한 진화를 나타낸다.
• 이른 유형 은하는 오직 약간의 진화를 보이며, M*는 ≤0.5 mag 밝아지고, z≈0.3에서 z≈1.1로 갈수록 밝은 이른 유형의 수 밀도는 약 40% 감소하여 수동적 진화와 일치한다.