[논문 리뷰] zCOSMOS 10k-bright spectroscopic sample: exploring mass and environment dependence in early-type galaxies

M. Moresco, L. Pozzetti외 59명|CaltechAUTHORS (California Institute of Technology)|2010. 09. 17.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 66인용 수 22

한 줄 요약

이 연구는 z≈1까지의 조기형은하(ETGs) zCOSMOS 10k-bright 분광 샘플을 분석하여 질량과 환경이 은하 진화에 미치는 영향을 분리한다. 광학적 및 분광적 분류를 통해 질량이 색과 스펙트럼 특징의 진화를 주도하며, 질량이 큰 ETGs는 더 이르게 형성되고 더 강한 D4000 브레이크를 보이며, 환경는 약한 보조적 영향을 미친다. 이는 질량 주도의 다운사이징 시나리오를 지지한다.

ABSTRACT

We present the analysis of the U-V rest-frame color distribution and some spectral features as a function of mass and environment for two sample of early-type galaxies up to z=1 extracted from the zCOSMOS spectroscopic survey. The first sample ("red galaxies") is defined with a photometric classification, while the second ("ETGs") by combining morphological, photometric, and spectroscopic properties to obtain a more reliable sample. We find that the color distribution of red galaxies is not strongly dependent on environment for all mass bins, with galaxies in overdense regions redder than galaxies in underdense regions with a difference of 0.027\pm0.008 mag. The dependence on mass is far more significant, with average colors of massive galaxies redder by 0.093\pm0.007 mag than low-mass galaxies throughout the entire redshift range. We study the color-mass relation, finding a mean slope 0.12\pm0.005, while the color-environment relation is flatter, with a slope always smaller than 0.04. The spectral analysis that we perform on our ETGs sample is in good agreement with our photometric results: we find for D4000 a dependence on mass between high and low-mass galaxies, and a much weaker dependence on environment (respectively a difference of of 0.11\pm0.02 and of 0.05\pm0.02); for the equivalent width of Hδwe measure a difference of 0.28\pm0.08 Åacross the same mass range and no significant dependence on environment.By analyzing the lookback time of early-type galaxies, we support the possibility of a downsizing scenario, in which massive galaxies with a stronger D4000 and an almost constant equivalent width of $Hδ$ formed their mass at higher redshift than lower mass ones. We also conclude that the main driver of galaxy evolution is the galaxy mass, the environment playing a subdominant role.

연구 동기 및 목표

• z≈1까지의 조기형은하(ETGs)의 진화에 있어 은하 질량과 국소적 환경의 상대적 영향을 조사하는 것.
• 환경의 과밀도 또는 별의 질량 중 어느 것이 ETGs의 색과 스펙트럼 특징 진화의 주요 원인인지를 판단하는 것.
• 질량과 환경 기울기의 블랙타임과 스펙트럼 인덱스를 분석하여 다운사이징 시나리오를 시험하는 것.
• 은하 연령과 정지 상태를 나타내는 광학적(보정된 U-V 색) 및 분광적(D4000, Hδ 등가 폭) 지표를 비교하는 것.

제안 방법

• 광학적 분류를 통해 '빨간 은하'로 분류된 2098개의 ETG 하위샘플과, 형태학적, 광학적, 분광적 기준을 통합한 'ETGs' 하위샘플(981개)을 구성.
• 고정된 적색이동, 질량, 환경 조건에서 보정된 U-V 색과 스펙트럼 인덱스(D4000, Hδ 등가 폭)를 측정하여 상관관계를 고립.
• VLT에서 확보한 zCOSMOS 10k-bright 설문조사 데이터를 사용하여 적색이동 0.1에서 1.0 사이의 범위에서 다양한 과밀도 영역의 은하 특성을 분석.
• 수동 진화 모델을 가정하고 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 피팅하여 별 집단 연령과 형성 적색이동을 추정.
• 선형 회귀를 통해 질량과 환경 의존성을 정량화: (U-V)rest ∝ SM·log10(M/M⊙) 및 (U-V)rest ∝ Sδ·log10(1+δ) 형태로 기울기 SM과 Sδ를 측정.
• 관측된 색과 인덱스 경향을 형성 역사 및 정지 상태 측면에서 해석하기 위해 별 집단 합성 모델과 결과를 비교.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z≤1에서 조기형은하의 보정된 U-V 색은 질량보다 국소적 환경에 더 강하게 영향을 받는가?
• RQ2 환경를 고정했을 때 질량에 따른 색과 스펙트럼 특징의 진화 폭은 얼마인가?
• RQ3 고정된 질량에서 D4000 브레이크와 Hδ 등가 폭은 환경에 따라 어떻게 변화하며, 이는 최근의 별 형성에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 ETGs의 질량 함수 전반에 걸쳐 형성 적색이동의 다운사이징 경향이 관찰되는가?
• RQ5 환경가 질량-색 관계를 어느 정도 조절하는가?

주요 결과

• 보정된 U-V 색은 질량이 큰 은하(log10(M/M⊙)≈10.8)에서 낮은 질량의 은하(log10(M/M⊙)≈10)보다 평균적으로 0.093±0.007 mag 더 빨간색이며, 색-질량 기울기 SM=0.12±0.005이다.
• 색-환경 의존성은 약하며, 기울기 Sδ≈0.04이고 고밀도 지역과 저밀도 지역 간 색의 차이는 뿐만 아니라 Δ(U-V)rest=0.027±0.008 mag에 그친다.
• 저질량(로그10(M/M⊙)≈10.2)에서 고질량(로그10(M/M⊙)≈10.8) ETGs 사이에서 D4000 브레이크는 0.11±0.02 증가하여 질량이 큰 은하에서 더 오래된 별 집단을 나타낸다.
• D4000 브레이크는 환경에 대해 약한 의존성을 보이며(고-환경 4분위수와 저-환경 4분위수 간 ΔD4000=0.05±0.02), Hδ 등가 폭에는 유의미한 변화가 없다.
• 질량이 큰 ETGs는 z≈2(역행 시간 약 10 Gyr)에 별을 형성했고, 질량이 작은 것은 z<1(역행 시간 약 8 Gyr)에 형성되어 다운사이징 시나리오를 지지한다.
• 스펙트럼적 및 광학적 결과는 수동 진화 모델과 일치하며, 질량이 큰 ETGs는 정지 상태이고 오래되었으며, 낮은 질량의 은하는 계속 진화 중임을 나타낸다.