[논문 리뷰] The VIMOS VLT Deep Survey :Evolution of the major merger rate since z~1 from spectroscopicaly confirmed galaxy pairs

L. de Ravel, O. Le Fèvre외 49명|arXiv (Cornell University)|2008. 07. 16.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 109

한 줄 요약

이 연구는 VIMOS VLT Deep Survey에서 스펙트로스코피적으로 확인된 쌍성의 자료를 이용해 적색편이 z~1에서 z~0.5 사이의 은하에서 주요 합성 비율의 진화를 측정한다. 합성 비율은 은하의 빛의 세기와 형광에 크게 의존하며, 과거에는 어두운 은하가 더 자주 합성되지만, 거대한 초기형 은하의 경우 합성 진화가 느리며, z~1 이래 현재의 별질량의 약 ~20%가 주요 합성에 의해 기인한다.

ABSTRACT

From the VIMOS VLT Deep Survey we use a sample of 6447 galaxies with I_{AB} < 24 to identify 251 pairs of galaxies, each member with a secure spectroscopic redshift, which are close in both projected separation and in velocity. We find that at z ~ 0.9, 10.9 +/- 3.2 % of galaxies with M_B(z) < -18-Qz are in pairs with separations dr < 20 kpc/h, dv < 500 km/s, and with dM_B < 1.5, significantly larger than 3.76 +/- 1.71 % at z ~ 0.5; we find that the pair fraction evolves as (1+z)^m with m = 2.49 +/- 0.56. For brighter galaxies with M_B(z=0) < -18.77, the pair fraction is higher and its evolution with redshift is somewhat flatter with m=1.88 \pm 0.40, a property also observed for galaxies with increasing stellar masses. Early type, dry mergers, pairs increase their relative fraction from 3 % at z ~ 0.9 to 12 % at z ~ 0.5. We find that the merger rate evolves as N_{mg}=(9.05 +/- 3.76) * 10^{-4}) * (1+z)^{2.43 +/- 0.76}. We find that the merger rate of galaxies with M_B(z) < -18-Qz has significantly evolved since z ~ 1. The merger rate is increasing more rapidly with redshift for galaxies with decreasing luminosities, indicating that the flat evolution found for bright samples is not universal. The merger rate is also strongly dependent on the spectral type of galaxies involved, late type mergers being more frequent in the past, while early type mergers are more frequent today, contributing to the rise in the local density of early type galaxies. About 20 % of the stellar mass in present day galaxies with log(M/M_{sun}) > 9.5 has been accreted through major merging events since z ~ 1, indicating that major mergers have contributed significantly to the growth in stellar mass density of bright galaxies over the last half of the life of the Universe.

연구 동기 및 목표

• 스펙트로스코피적으로 확인된 쌍성을 이용해 z~1 이후 은하의 주요 합성 비율의 진화를 측정하기 위해.
• 합성 비율이 은하의 빛의 세기, 별질량, 스펙트럼 형광(초기형 대 비초기형)에 따라 어떻게 달라지는지 조사하기 위해.
• 현재의 은하에서 별질량 성장에 주요 합성이 얼마나 기여하는지 정량화하기 위해.
• 빛의 세기와 스펙트럼 형광 의존성에 따라 합성 비율 진화에 대한 모순되는 관측 결과를 조율하기 위해.
• 합성이 은하 쌍의 별 형성률에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.

제안 방법

• I_AB ≤ 24 이며 적색편이 z~0.5에서 z~0.9 사이인 314개의 스펙트로스코피적으로 확인된 은하 쌍을 확보하였다.
• 쌍을 정의하기 위해 투영 거리 Δrp ≤ 20 h⁻¹ kpc, 속도 차이 Δv ≤ 500 km/s, 그리고 magnitude 차이 ΔMB ≤ 1.5를 사용하였다.
• H₀ = 70 km s⁻¹ Mpc⁻¹, ΩM = 0.3, ΩΛ = 0.7를 가정하여 적색편이와 빛의 세기에 따른 쌍 비율을 계산하였다.
• Kitzbichler & White (2008)의 합성 시간 척도 방법을 사용하여 쌍 비율을 합성 비율 밀도로 변환하였다.
• 합성 유형의 진화를 평가하기 위해 스펙트럼 형광(초기형, 비초기형, 혼합형)으로 쌍을 분류하였다.
• 융합 시스템에서 별 형성 강도를 측정하기 위해 휴대형 [OII] 등가폭을 추적하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하의 주요 합성 비율은 z~1에서 z~0.5 사이로 어떻게 진화하는가?
• RQ2 합성 비율은 은하의 빛의 세기나 별질량에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ3 융합하는 은하의 스펙트럼 형광(예: 비초기형 대 초기형)에 따라 합성 비율은 어떻게 변화하는가?
• RQ4 z~1 이후 주요 합성이 거대 은하의 별질량 성장에 얼마나 기여하는가?
• RQ5 융합 은하 쌍에서 별 형성률이 증가하는가? 이는 전반적인 별 형성 역사에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• z~0.9에서 MB(z) ≤ -18 - 1.11z 인 은하의 10.9±3.2%가 Δrp ≤ 20 h⁻¹ kpc 및 Δv ≤ 500 km/s 조건을 만족하는 쌍에 있으며, z~0.5에서는 3.8±1.7%로 감소한다.
• 어두운 은하(MB(z) ≤ -18 - 1.11z)의 경우 쌍 비율은 (1+z)^m 으로 진화하며, m = 4.73±2.01로 강한 진화를 보인다.
• 밝은 은하(MB(z=0) ≤ -18.77)의 경우 쌍 비율은 더 천천가게 진화하며, m = 1.50±0.76로 나타나 합성 비율 진화가 낮다는 데 일치한다.
• MB(z) ≤ -18 - 1.11z 은하의 합성 비율은 (4.96±2.07)×10⁻⁴ × (1+z)^(2.20±0.77) mergers Mpc⁻³ Gyr⁻¹ 로 진화한다.
• 초기형(건조한) 합성의 상대적 비율은 z~0.9에서 3%에서 z~0.5에서 12%로 증가하여 시간이 지남에 따라 건조한 합성의 중요성이 증가함을 시사한다.
• z~1 이후 주요 합성을 통한 별질량 축적은 현재의 은하 중 log(M/M☉) ≥ 9.5 인 은하의 별질량의 약 ~20%를 차지한다.