[논문 리뷰] Stellar population properties for 2 million galaxies from SDSS DR14 and DEEP2 DR4 from full spectral fitting

Johan Comparat, Claudia Maraston외 14명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 17.

Spectroscopy and Chemometric Analyses인용 수 19

한 줄 요약

이 연구는 SDSS DR14와 DEEP2 DR4의 200만 개 은하에 대해 Firefly 코드와 Maraston & Strömbäck (2011) 모델을 사용한 전체 스펙트럼 피팅을 통해 은하계 별성 집단 성질—나이, 금속성,-dust 적색화, 별질량, 그리고 별 형성 역사—을 제시한다. 신호 대 잡음 비율 >20일 경우 별질량 정밀도가 0.2 dex에 도달하며, 0.83 < z < 1.03 범위에서 [OII]로 선별된 DEEP2 은하가 10⁹에서 10¹¹.⁵ M☉ 사이에 걸쳐 평탄한 별질량 함수를 보임을 처음으로 밝혀냈다.

ABSTRACT

We determine the stellar population properties - age, metallicity, dust reddening, stellar mass and the star formation history - for all spectra classified as galaxies that were published by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS data release 14) and by the DEEP2 (data release 4) galaxy surveys. We perform full spectral fitting on individual spectra, making use of high spectral resolution stellar population models. Calculations are carried out for several choices of the model input, including three stellar initial mass functions and three input stellar libraries to the models. We study the accuracy of parameter derivation, in particular the stellar mass, as a function of the signal-to-noise of the galaxy spectra. We find that at low redshift, a signal to noise ratio per pixel around 20 (5) allows a statistical accuracy on $\\log_{10}(M^{*}/M_{\\odot})$ of 0.2 (0.4) dex, for the Chabrier IMF. For the first time, we study DEEP2 galaxies selected by their \\OII luminosity in the redshift range $0.83&lt;z&lt;1.03$, finding that they are consistent with a flat number density in stellar mass in the range $10^9&lt;M/M_{\\odot}&lt;10^{11.5}$. We find the resulting stellar mass function based on SDSS or eBOSS in agreement with previous studies (Maraston et al. 2013). We publish all catalogs of properties as well as model spectra of the continuum for these galaxies as a value added catalog of the fourteenth data release of the SDSS. This catalog is about twice as large as its predecessors (DR12) and will aid a variety of studies on galaxy evolution and cosmology.

연구 동기 및 목표

• 전체 스펙트럼 피팅을 통해 200만 개 은하의 정확한 별성 집단 성질—나이, 금속성,-dust, 별질량, 별 형성 역사를 유도하기 위해.
• 신호 대 잡음 비율(SNR)과 모델 선택에 따른 영향을 평가하여 별질량 측정 정밀도를 향상시키기 위해.
• 0.83 < z < 1.03 범위에서 DEEP2 조사에서 [OII]로 선별된 은하의 별질량 함수를 처음으로 탐색하기 위해.
• 포츠머스 SDSS 은하 성질 카탈로그를 확장하여, 엄격하게 제약된 별질량을 가진 은하 수를 두 배로 늘리기 위해.
• SDSS DR14와 DEEP2 DR4에 대한 별성 집단 매개변수와 모델 스펙트럼을 포함한 종합적이고 공개 가능한 보강 카탈로그를 제공하기 위해.

제안 방법

• SDSS DR14와 DEEP2 DR4의 개별 은하 스펙트럼에 대해 Firefly 피팅 루틴을 사용해 전체 스펙트럼 피팅을 수행하였다.
• 세 가지 초기 질량 함수(IMF)와 세 가지 별 라이브러리를 사용한 Maraston & Strömbäck (2011) 별성 집단 모델을 활용하여 모델 체계적 오차를 평가하였다.
• 픽셀당 신호 대 잡음 비율(SNR)에 따라 매개변수 불확실성과 정확도를 계산하고 평가하였다.
• SCIAMA 고성능 컴퓨팅 클러스터를 사용해 270만 개 은하에 대해 피팅 파이프라인을 적용하였다.
• 합성 테스트를 통해 결과를 검증하고 이전 연구와의 일관성을 확보하기 위해 비교 분석을 수행하였다.
• 모든 은하에 대해 별성 집단 매개변수와 모델 연속 스펙트럼을 포함한 공개 카탈로그를 생성하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 스펙트럼의 신호 대 잡음 비율에 따라 별질량 측정 정밀도는 어떻게 변하는가?
• RQ2 SDSS DR14와 DEEP2 DR4의 200만 개 은하에서 별성 집단 성질—나이, 금속성,-dust, 별 형성 역사—는 어떻게 분포되어 있는가?
• RQ3 0.83 < z < 1.03 범위에서 DEEP2 조사의 [OII]-선택 은하의 별질량 함수는 무엇인가?
• RQ4 전체 스펙트럼 피팅으로 유도된 별성 집단 성질은 이전의 밴드 통합 SED-피팅 결과와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 SDSS와 eBOSS의 결과는 문헌에 기록된 기존의 별질량 함수와 얼마나 일치하는가?

주요 결과

• SDSS 은하의 경우 픽셀당 SNR > 20일 때, Chabrier IMF 기준으로 별질량 측정 정밀도가 0.2 dex에 도달한다.
• SNR ≈ 5일 경우, 동일한 IMF 기준으로 별질량 정밀도는 0.4 dex로 악화된다.
• 0.83 < z < 1.03 범위에서 [OII] 빛의 강도로 선별된 DEEP2 은하의 경우, 10⁹ < M/M☉ < 10¹¹.⁵ 범위에서 별질량에 대해 평탄한 수밀도 분포를 보인다.
• SDSS와 eBOSS에서 유도된 별질량 함수는 이전 연구들—예: Maraston et al. (2013)—와 일치한다.
• 카탈로그에는 약 270만 개 은하의 별성 집단 성질과 모델 연속 스펙트럼이 포함되어 있으며, 이는 이전 SDSS 보강 카탈로그의 크기를 두 배로 늘렸다.
• 이 연구는 DEEP2 조사에서 [OII]-선택된 발광선 은하에 대한 처음으로 전체 스펙트럼 피팅 분석을 제공하며, 반도체 해석 모델과 일치하는 다양한 별성 집단 성질을 드러냈다.