[논문 리뷰] K+a galaxies in the zCOSMOS Survey: Physical properties of systems in their post-starburst phase

D. Vergani, G. Zamorani외 60명|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|2009. 09. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 52인용 수 37

한 줄 요약

이 연구는 z=0.48–1.2 범위의 zCOSMOS 설문조사에서 질량 선택된 K+A 은하를 분석하여 분광 기준을 통해 후기 성성 은하를 식별하고, 그들이 초록 계곡에 위치해 있으며, 휴면 은하와 유사한 질량을 지니며 시간에 따라 수량 또는 질량 밀도에 유의미한 변화가 없음을 밝혀냈다. 주요 발견으로는 라디오/X선 대응체를 갖는 비율이 낮은 (<8%), 별의 질량과 관련된 형태학적 이질성, 그리고 적색 시퀀스 질량 성장에 최대 약 8% 기여 가능성이 있다.

ABSTRACT

The identities of the main processes triggering and quenching star-formation in galaxies remain unclear. A key stage in evolution, however, appears to be represented by post-starburst galaxies. To investigate their impact on galaxy evolution, we initiated a multiwavelength study of galaxies with k+a spectral features in the COSMOS field. We examine a mass-selected sample of k+a galaxies at z=0.48-1.2 using the spectroscopic zCOSMOS sample. K+a galaxies occupy the brightest tail of the luminosity distribution. They are as massive as quiescent galaxies and populate the green valley in the colour versus luminosity (or stellar mass) distribution. A small percentage (&lt;8%) of these galaxies have radio and/or X-ray counterparts (implying an upper limit to the SFR of ~8Msun/yr). Over the entire redshift range explored, the class of k+a galaxies is morphologically a heterogeneous population with a similar incidence of bulge-dominated and disky galaxies. This distribution does not vary with the strength of the Hdelta absorption line but instead with stellar mass in a way reminiscent of the well-known mass-morphology relation. Although k+a galaxies are also found in underdense regions, they appear to reside typically in a similarly rich environment as quiescent galaxies on a physical scale of ~2-8Mpc, and in groups they show a morphological early-to-late type ratio similar to the quiescent galaxy class. With the current data set, we do not find evidence of statistical significant evolution in either the number/mass density of k+a galaxies at intermediate redshift with respect to the local values, or the spectral properties. Those galaxies, which are affected by a sudden quenching of their star-formation activity, may increase the stellar mass of the red-sequence by up to a non-negligible level of ~10%.

연구 동기 및 목표

• 중간 적색이동(z=0.48–1.2)에서 질량 제한 샘플 내 K+A 은하—후기 성성 시스템—의 물리적 성질을 조사하기 위해.
• K+A 은하가 은하 진화에서 수행하는 역할, 특히 적색 시퀀스 성장에 기여하는 방식을 규명하기 위해.
• K+A 은하의 환경 의존성과 다양한 적색이동 및 질량 범위에서의 형태학적 특성을 평가하기 위해.
• K+A 은하가 은하 진화의 일시적 단계를 대표하는지, 그리고 그 성질이 우주의 시간에 따라 변화하는지 평가하기 위해.
• 환경적 과정과 내부 메커니즘이 이러한 시스템에서 별 형성 억제에 미치는 영향을 검토하기 위해.

제안 방법

• 강력한 Hδ 흡수와 [O II] 에미션의 부재를 조건으로 하여 엄격한 분광 기준을 적용해 zCOSMOS 분광 설문조사에서 질량 제한 샘플의 K+A 은하를 선별하였다.
• 표본 신뢰도를 확보하기 위해 분광 적색이동과 스펙트럼 측정에 엄격한 신뢰 수준을 적용하였다.
• 4000 Å 붕괴와 EW[O II]를 기반으로 한 스펙트럼 분류를 통해 K+A 은하를 질량 선택된 성성 및 휴면 샘플과 비교하였다.
• HST/ACS 이미징을 활용해 비대칭성과 농도 등을 분석하여 최근의 병합 또는 상호작용 활동을 추론하였다.
• 대규모 구조 데이터를 사용해 환경적 맥락을 분석하였으며, 물리적 척도 약 2–8 Mpc 범위에서 은하 밀도와 군집 소속도 측정하였다.
• K+A 은하의 수밀도와 질량밀도를 계산하고, 지역 값(Quintero et al. 2004)과 비교하여 간극 진화를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z=0.48–1.2 범위의 zCOSMOS 영역에서 K+A 은하의 등급, 질량, 색상 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 K+A 은하의 별 형성률과 AGN 활동은 성성 은하 및 휴면 은하와 비교해 어떻게 다를까?
• RQ3 K+A 은하의 형태학적 다양성은 별의 질량과 Hδ 강도와 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ4 K+A 은하는 어떤 환경에 존재하며, 그 군집 형태 유형 분포는 휴면 은하와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 z=0.48–1.2 범위에서 K+A 은하의 수밀도 또는 질량밀도에 유의미한 진화가 있는가? 그리고 적색 시퀀스 질량 성장에 기여하는 정도는 어떠한가?

주요 결과

• K+A 은하는 등급 함수의 가장 밝은 尾에 위치해 있으며, 휴면 은하와 유사한 질량을 지니며, 색상-등급 또는 색상-질량 다이어그램에서 초록 계곡에 존재한다.
• K+A 은하의 8% 미만이 라디오 또는 X선 대응체를 지니며, 이는 현재 별 형성률의 상한 약 ~8 M☉ yr⁻¹을 의미하며, 은폐된 AGN 활동 가능성을 시사한다.
• K+A 은하는 형태학적으로 이질적인 집단을 이룬다. Hδ 강도와는 무관하게 둔탁형과 디스크형 시스템의 비율이 유사하지만, 별의 질량에 따라 강하게 의존한다—더 높은 질량의 시스템은 주로 둔탁형이다.
• HST/ACS 이미징 분석 결과, 높은 비대칭성과 높은 농도가 관측되어 최근의 상호작용 또는 병합 활동이 빈번함을 시사하지만, 그 원인이 별 형성 억제와 직접적인 인과관계가 있는지는 불확실하다.
• K+A 은하는 물리적 척도 약 2–8 Mpc 범위에서 풍부한 환경에 주로 존재하며, 군집 내 형태 유형 비율은 휴면 은하와 유사하지만, 밀도가 낮은 지역에서도 관측된다.
• z=0.48–1.2 범위에서 K+A 은하의 수밀도는 약 ~4.6±0.3×10⁻⁵ Mpc⁻³이며, 질량밀도는 약 ~2.6±0.2×10⁵ M☉ Mpc⁻³이다. 지역 값 또는 적색이동 밴드(0.48–0.75 및 0.75–1.2) 간 비교에서 수밀도 또는 질량밀도에 유의미한 진화가 없음을 확인하였다.
• K+A 은하는 적색 시퀀스 질량 성장에 최대 약 8% 기여할 수 있으며, 감지 가능성 시간 척도 0.35 Gyr와 적색 시퀀스 성장률 약 ~10⁻² M☉ Mpc⁻³ yr⁻¹을 가정할 경우, 유도된 성장률은 7.8×10⁻⁴ M☉ Mpc⁻³ yr⁻¹이다.