[논문 리뷰] VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). The distinct build-up of dense and normal massive passive galaxies

A. Gargiulo, M. Bolzonella외 37명|arXiv (Cornell University)|2016. 11. 21.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 4인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 적색편이 범위 0.5 ≤ z ≤ 1.0에서 질량이 크고 비활성인 은하(MPGs)의 진화를 VIPERS 설문을 통해 분석하며, 은하의 별 질량 표면 밀도(Σ)에 따라 이를 구분한다. 밀도가 높은 MPG들은 시간이 지남에 따라 수동적으로 진화하는 반면, 밀도가 낮은 MPG들은 후기 시기에 지속적으로 새로운 별 집단을 형성하며 진화함을 발견하여, MPG 인구는 내부-외부 성장 또는 융합이 아닌 주로 별 형성 은하의 억제를 통해 형성된다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We use the final data from the VIPERS redshift survey to extract an unparalleled sample of more than 2000 massive M > 10^11 M_sun passive galaxies (MPGs) at redshift 0.5 < z < 1.0, based on their NUVrK colours. This enables us to investigate how the population of these objects was built up over cosmic time. We find that the evolution of the number density depends on the galaxy mean surface stellar mass density, Sigma. In particular, dense (Sigma > 2000 M_sun pc^-2) MPGs show a constant comoving number density over this redshift range, whilst this increases by a factor ~ 4 for the least dense objects, defined as having Sigma < 1000 M_sun pc^-2. We estimate stellar ages for the MPG population both fitting the Spectral Energy Distribution (SED) and through the D4000_n index, obtaining results in good agreement. Our findings are consistent with passive ageing of the stellar content of dense MPGs. We show that at any redshift the less dense MPGs are younger than dense ones and that their stellar populations evolve at a slower rate than predicted by passive evolution. This points to a scenario in which the overall population of MPGs was built up over the cosmic time by continuous addition of less dense galaxies: on top of an initial population of dense objects that passively evolves, new, larger, and younger MPGs continuously join the population at later epochs. Finally, we demonstrate that the observed increase in the number density of MPGs is totally accounted for by the observed decrease in the number density of correspondingly massive star forming galaxies (i.e. all the non-passive M > 10^11 M_sun objects). Such systems observed at z ~ 1 in VIPERS, therefore, represent the most plausible progenitors of the subsequent emerging class of larger MPGs.

연구 동기 및 목표

• 중간 적색편이(0.5 ≤ z ≤ 1.0)에서 거대하고 비활성인 은하(MPGs)의 구조 형성 메커니즘을 이해하기 위해.
• 관측된 MPG의 수 밀도 및 크기 증가가 내부 진화인지 외부 축적인지에 의해 주도되는지 조사하기 위해.
• 별 질량 표면 밀도(Σ)를 이용해 밀도가 높은 MPGe와 낮은 MPGe의 역할을 분리하여 인구의 진화에 기여하는 바를 밝히기 위해.
• 관측된 진화가 수동적 노화와 일치하는지, 아니면 후기 시기에 새로운 은하 형성이 필요한지 판단하기 위해.
• 새로운 MPGe가 거대한 별 형성 은하(MSFGs)의 억제에서 유래한다는 가설을 검증하기 위해.

제안 방법

• 0.5 ≤ z ≤ 1.0 범위에서 VIPERS 설문을 통해 약 2000개의 거대한 비활성 은하(MPGs)를 선별하였다.
• 별 질량 표면 밀도(Σ)에 따라 MPGe를 세 가지 하위집단으로 분류: 고-Σ, 중-Σ, 저-Σ.
• 적색편이 구간을 이용해 각 Σ 하위집단의 수 밀도 진화를 측정하였다.
• 스펙트럼 에너지 분포(SED)의 광학적 피팅과 분광학적 D4000n 인덱스 측정을 통해 별 집단 연령을 제약하였다.
• MSFG의 수 밀도 진화를 추적하여 MPG의 수 밀도 증가와 비교함으로써 억제 가설을 검증하였다.
• SED 피팅과 D4000n로부터 독립적인 연령 추정치를 사용하여 연령 측정의 일관성과 강건성을 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거대한 비활성 은하(MPGs)의 수 밀도는 적색편이에 따라 어떻게 진화하는가? 이 진화는 별 질량 표면 밀도(Σ)에 따라 달라지는가?
• RQ2 관측된 MPG의 진화는 수동적 진화와 일치하는가, 아니면 후기 시기에 새로운 은하 형성이 필요한가?
• RQ3 고-Σ와 저-Σ MPGe의 별 집단 연령은 어떻게 비교되며, 이는 그들의 형성 timescale에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 MPGe의 수 밀도 및 크기 증가의 정도는 어떤 비율로 거대한 별 형성 은하(MSFGs)의 억제에 기인하는가?
• RQ5 MPGe 인구의 구축은 내부-외부 축적에 의해 설명될 수 있는가, 아니면 외부 억제가 주요 채널인가?

주요 결과

• 저-Σ MPGe의 수 밀도는 z = 1.0에서 z = 0.5로 갈수록 약 4배 증가하는 반면, 고-Σ MPGe의 수 밀도는 거의 변화하지 않는다.
• z > 0.8에서는 고-, 중-, 저-Σ MPGe가 인구에 동일한 기여를 하지만, z < 0.8에서는 저-Σ MPGe가 수 밀도 증가로 인해 지배적인 위치를 차지하게 된다.
• 고-Σ MPGe의 별 집단 연령은 수동적 진화와 일관되게 진화함을 보여, 최근의 별 형성은 없음을 시사한다.
• 저-Σ MPGe의 별 집단 연령은 수동적 진화에 기대하는 것보다 더 느리게 진화함을 보여, 지속적으로 새로운 젊은 은하가 인구에 추가되고 있음을 시사한다.
• 모든 적색편이에서 고밀도 MPGe는 낮은 밀도 MPGe보다 체계적으로 더 오래된 것으로 확인되어 명확한 연령-Σ 경향성을 확인한다.
• 관측된 MPGe 수 밀도 증가는 MSFG의 수 밀도 감소로 완전히 설명되며, 이는 억제가 주요 형성 채널임을 시사한다.