[논문 리뷰] The VIMOS-VLT Deep Survey - The evolution of galaxy clustering per spectral type to z~1.5

Meneux, B., O. Le Fèvre외 48명|ArXiv.org|2005. 11. 22.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 60인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 VIMOS-VLT Deep Survey(VVDS)에서 확보한 6,495개의 스펙트럼적 적색편이를 활용하여, z ≈ 1.5까지의 스펙트럼 유형에 따른 은하 군집화의 진화를 측정한다. 연구 결과, 모든 적색편이에서 초기형 은하는 후기형 은하보다 유의미하게 더 강한 군집화를 보이며, z ≈ 0.8에서 r₀ = 4.8 ± 0.9 h⁻¹ Mpc의 상관 길이를 나타낸다. 반면, 성간 별 형성 활동이 활발한 파란 은하의 군집화는 z ≈ 1.4에서 r₀ = 3.42 ± 0.7 h⁻¹ Mpc로 증가하며, 이는 초기 우주에서 고밀도 피크에서 별 형성이 더 두드러졌음을 시사한다.

ABSTRACT

We measure the evolution of clustering for galaxies with different spectral types from 6495 galaxies with 17.5<=I_AB<=24 and measured spectroscopic redshift in the first epoch VIMOS-VLT Deep Survey. We classify our sample into 4 classes, based on the fit of well-defined galaxy spectral energy distributions on observed multi-color data. We measure the projected function wp(rp) and estimate the best-fit parameters for a power-law real-space correlation function. We find the clustering of early-spectral-type galaxies to be markedly stronger than that of late-type galaxies at all redshifts up to z<=1.2. At z~0.8, early-type galaxies display a correlation length r_0=4.8+/-0.9h^{-1}Mpc, while late types have r_0=2.5+/-0.4h^{-1}Mpc. The clustering of these objects increases up to r_0=3.42+/-0.7h^{-1}Mpc for z~1.4. The relative bias between early- and late-type galaxies within our magnitude-limited survey remains approximately constant with b~1.7-1.8 from z~=0.2 up to z~=1, with indications for a decrease at z>1.2, due to the growth in clustering of the star-forming population. We find similar results when splitting the sample into `red' and `blue' galaxies using the observed color bi-modality. When compared to the expected linear growth of mass fluctuations, a natural interpretation of these observations is that: (a) the assembly of massive early type galaxies is already mostly complete in the densest dark matter halos at z~=1; (b) luminous late-type galaxies are located in higher-density, more clustered regions of the Universe at z~=1.5 than at present, indicating that star formation activity is progressively increasing, going back in time, in the higher-density peaks that today are mostly dominated by old galaxies.

연구 동기 및 목표

• z ≈ 1.5까지의 다양한 스펙트럼 유형에 따른 은하 군집화의 적색편이 진화를 측정하기 위해.
• 초기형 및 후기형 은하의 군집화 강도가 기저의 암흑물질 분포에 비해 어떻게 진화하는지 조사하기 위해.
• 고적색편이에서 별 형성 은하의 군집화가 증가하는지 평가하여, 별 형성이 더 밀도 높은 환경으로 이행되었는지 확인하기 위해.
• 관측된 군집화 진화가 중력적 질량 불균형의 성장 예측과 일치하는지 테스트하기 위해.
• magnitude-limited 설문에서 초기형 및 후기형 은하 간 상대적 편향이 우주 시간에 따라 일정한지 결정하기 위해.

제안 방법

• VVDS 샘플은 17.5 ≤ I_AB ≤ 24 및 스펙트럼적 적색편이를 가진 6,495개의 은하로 구성되며, 다중 색도 영상에 대한 SED 피팅을 기반으로 네 가지 스펙트럼 유형으로 분류된다.
• 각 스펙트럼 유형에 대해 투영 상관 함수 w_p(r_p)를 측정하여 실제 공간 상관 함수 ξ(r) = (r/r₀)^(-γ)를 유추한다.
• 파워 법칙 상관 함수에 대해 최적의 피팅 파rameter인 r₀ 및 γ를 유도하며, r₀는 군집 길이를 나타낸다.
• 군집화 진화는 z = 0에서 σ₈ = 0.9로 정규화된 질량 불균형의 선형 성장 이론 예측과 비교된다.
• 고적색편이 은하들을 국소 설문(예: 2dFGRS)과 비교하기 위해 빛의 강도 변화 보정을 적용하며, z ≈ 1에서 초기형 은하에 대해 0.5 mag, 후기형 은하에 대해 1.0 mag의 보정이 적용된다.
• 초기형 및 후기형 은하 간 상대적 편향 b를 추정하고 적색편이 불변성 여부를 테스트한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z ≈ 0에서 z ≈ 1.2까지의 초기형 은하 군집화 강도는 어떻게 진화하는가?
• RQ2 z ≈ 1.4까지의 후기형, 별 형성 활동이 활발한 파란 은하의 군집화는 어떻게 진화하며, 적색편이 감소와 함께 증가하는가?
• RQ3 magnitude-limited 샘플에서 초기형 및 후기형 은하 간 상대적 편향은 우주 시간에 따라 일정한가?
• RQ4 고적색편이에서 관측된 군집화 경향은 질량 불균형의 기대되는 중력적 성장과 일치하는가?
• RQ5 고적색편이 별 형성 은하는 국소 대비 더 높은 군집화 환경에 위치하는가? 이는 시간이 지남에 따라 별 형성이 더 밀도 높은 피크로 이행되었음을 시사하는가?

주요 결과

• z ≈ 0.8에서 초기형 은하는 r₀ = 4.8 ± 0.9 h⁻¹ Mpc의 상관 길이를 보이며, 후기형 은하의 r₀ = 2.5 ± 0.4 h⁻¹ Mpc보다 유의미하게 더 강한 군집화를 나타낸다.
• 빛이 강한 별 형성 파란 은하(M_B ≈ -21)의 군집화는 z ≈ 1.4에서 r₀ = 3.42 ± 0.7 h⁻¹ Mpc로 증가하여, 초기 우주에서 고밀도 영역에서 더 강한 군집화가 있었음을 시사한다.
• z = 0에서 z = 1.2까지의 초기형 및 후기형 은하 간 상대적 편향 b는 약 b = 1.6 ± 0.3로 거의 일정하게 유지되며, 국소 연구 결과와 일치한다.
• 별 형성 은하의 관측된 군집화 진화는 선형 중력적 질량 불균형 성장과 일치하며, 이는 z ≈ 1.5 이후 군집화 진폭이 유의미하게 변화하지 않았음을 시사한다.
• 빛의 강도 변화 보정을 적용한 후, z ≈ 1.4에서의 고적색편이 별 형성 은하(M_B ≈ -19)는 국소 후기형 은하(r₀ ≈ 2.9–4.2 h⁻¹ Mpc)와 유사한 군집화 진폭을 보이며, 이는 군집화 강도가 시간에 따라 거의 일정하다는 것을 시사한다.
• VVDS에서 z ≈ 1.5의 은하들은 국소 대비 더 높은 밀도 피크에 위치해 있음을 발견하여, 초기 우주 시대에 별 형성이 점점 더 거대하고 군집화된 환경으로 집중되었음을 시사한다.