[論文レビュー] Red Nuggets at z~1.5: Compact passive galaxies and the formation of the Kormendy Relation

Ivana Damjanov, McCarthy, Patrick J.+14 more|Jul 10, 2008

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、NICMOSを用いた近赤外画像を用いて、z~1.5におけるコンパクトで質量が大きく、恒星形成が停止した「レッドナックル」銀河を同定した。その結果、それらは有効半径 <1 kpcという極めて高い密度を持つことが判明した。研究では、これらの銀河がきついKormendy関係に従っており、局所の楕円銀河と比較して星族質量密度が約10倍高いことが明らかになった。これはz~1.5以降にサイズの成長が起こったことを示唆するが、乾燥合体や断熱的拡張だけではその進化を説明できず、物理的メカニズムは未解決のままである。

ABSTRACT

We present the results of NICMOS imaging of a sample of 16 high mass passively evolving galaxies with 1.31 Gyr. Our rest-frame R-band images show that most of these objects have compact regular morphologies which follow the classical R^1/4 law. These galaxies scatter along a tight sequence in the Kormendy relation. Around one-third of the massive red objects are extraordinarily compact, with effective radii under one kiloparsec. Our NICMOS observations allow the detection of such systems more robustly than is possible with optical (rest-frame UV) data, and while similar systems have been seen at z&gt;2, this is the first time such systems have been detected in a rest-frame optical survey at 1.3

研究の動機と目的

• 深さのある近赤外画像を用いて、z~1.5におけるコンパクトで質量が大きく、恒星形成が停止した銀河を同定・特徴づけること。
• 初期型銀河の構造的進化を、z~1.5から現在にかけてのサイズおよび質量密度の変化に注目して調査すること。
• 乾燥合体や断熱的拡張が、質量の大きな初期型銀河における観測されたサイズの成長をどの程度説明できるかを検証すること。
• サイズの進化を光度および色の進化から分離するために、星族質量のKormendy関係を確立すること。
• 高赤方偏移におけるコンパクト銀河が局所の楕円銀河の前身であるかどうかを特定し、銀河形成におけるその役割を評価すること。

提案手法

• 1.2 < z < 2 の範囲に位置する19個の高質量で恒星形成が停止した銀河を、Gemini Deep Deep Survey (GDDS) から選別し、NICMOSによる画像観測を実施した。
• 静止系のRバンド画像を用いて有効半径および表面輝度を測定し、R1/4則に従うコンパクトで規則的な形状を確認した。
• 構造的進化を星族の性質の影響から分離するために、星族質量のKormendy関係（星族質量密度対サイズ）を構築した。
• z~1.5の銀河のサイズ-質量分布を、局所のSDSSデータおよび高赤方偏移サンプル（例：z>2）と比較し、進化を追跡した。
• 乾燥合体および断熱的拡張の役割を評価するため、予想されるサイズの成長をモデル化し、観測された分布と比較した。
• 体積平均の星族質量密度の赤方偏移依存性を分析して、星族質量密度の進化を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z~1.5におけるコンパクトで質量が大きく、恒星形成が停止した銀河は、局所の初期型銀河の前身と一致するか？
• RQ2 乾燥合体や断熱的拡張は、z~1.5から現在にかけての初期型銀河のサイズ成長をどの程度説明できるか？
• RQ3 z~1.5における星族質量のKormendy関係は、局所のそれとどのように異なるか？ そして、これは構造的進化にどのような示唆を与えるか？
• RQ4 なぜ、z~1.5に存在する同様にコンパクトで質量の大きな銀河が、近傍宇宙には存在しないのか？
• RQ5 質量の大きな初期型銀河における星族質量密度の赤方偏移進化は何か？ そして、サイズの成長とどのように関係しているか？

主な発見

• GDDSサンプルの約80%が、~1 Gyr以上の古い星族を持つことが確認され、z~1.5における恒星形成の停止が裏付けられた。
• マスイブな赤い対象の約3分の1（3/10）が、1 kpc未満の有効半径を持つ極めてコンパクトな銀河であり、z~1.5における「レッドナックル」の存在が確認された。
• これらの銀河は、サイズ-表面輝度空間においてきついKormendy関係に従っており、高赤方偏移でも明確な構造的シーケンスが存在することを示している。
• z~1.5の恒星形成が停止した銀河における星族質量密度は、局所の初期型銀河と比較して約10倍高い。z>2の銀河と同等の値である。
• GOODS/DEIMOS銀河の88%および1.1<z<2サンプルの90%が、局所の中央値を上回る質量密度を示しており、質量密度の継続的成長が示唆された。
• 乾燥合体や断熱的拡張のどちらか一方でも、観測されたサイズの成長を説明することはできず、追加的または代替的な物理的メカニズムが必要であることが示された。