[論文レビュー] The DEEP2 Galaxy Redshift Survey: Spectral classification of galaxies at z~1

Darren S. Madgwick, Alison L. Coil+16 more|ArXiv.org|May 29, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 23被引用数 38

ひとこと要約

本論文は、DEEP2サーベイによるz~1の5,600個の銀河に対してPCAに基づくスペクトル分類パラメータηを導入し、吸収支配（非活性）と発光支配（星形成）銀河を効果的に分離する。この手法により、最小限の自由度で高精度なスペクトル再構成が可能となり、銀河進化の赤シフト間比較に一貫性のある比較可能な指標を提供する。

ABSTRACT

We present a Principal Component Analysis (PCA)-based spectral classification, eta, for the first 5600 galaxies observed in the DEEP2 Redshift Survey. This parameter provides a very pronounced separation between absorption and emission dominated galaxy spectra - corresponding to passively evolving and actively star-forming galaxies in the survey respectively. In addition it is shown that despite the high resolution of the observed spectra, this parameter alone can be used to quite accurately reconstruct any given galaxy spectrum, suggesting there are not many `degrees of freedom' in the observed spectra of this galaxy population. It is argued that this form of classification, eta, will be particularly valuable in making future comparisons between high and low-redshift galaxy surveys for which very large spectroscopic samples are now readily available, particularly when used in conjunction with high-resolution spectral synthesis models which will be made public in the near future. We also discuss the relative advantages of this approach to distant galaxy classification compared to other methods such as colors and morphologies. Finally, we compare the classification derived here with that adopted for the 2dF Galaxy Redshift Survey and in so doing show that the two systems are very similar. This will be particularly useful in subsequent analyses when making comparisons between results from each of these surveys to study evolution in the galaxy populations and large-scale structure.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移銀河（z~1）に対して一貫性があり、ロバストなスペクトル分類手法を開発し、低赤方偏移サーベイとの比較を可能にする。
• 高赤方偏移サーベイに一般的に見られる不完全で欠損のあるスペクトルを分類する課題に対処する。
• 星形成活動と強く相関し、将来のスペクトル合成モデルと互換性のある分類パラメータを創出する。
• 統一されたスペクトル分類フレームワークを用いて、高赤方偏移（DEEP2）と低赤方偏移（2dFGRS, SDSS）の銀河集団を直接比較可能にする。
• 銀河進化モデルの検証と宇宙時間にわたる半古典的シミュレーションの制約に役立つツールを提供する。

提案手法

• DEEP2赤方偏移サーベイの5,600個の銀河のrest-frameスペクトルに主成分分析（PCA）を適用する。
• スペクトルの主な変動を捉える最初の主成分（η）を、スペクトル分類パラメータとして用いる。
• 不完全で欠損のある観測スペクトルに対処するための特別なPCA技術を用い、分類の堅牢性を確保する。
• ηが単独で高精度の銀河スペクトル再構成を可能であることを示し、スペクトル集団の次元が低い（自由度が少ない）ことを示す。
• 2dFGRSと同様のPCA手法が適用されたことから、星形成活動とηを比較することで、ηの校正を行う。
• 分解能を合わせるためにスペクトル平滑化を施した後、DEEP2と2dFGRSにおける初期型・後期型銀河の平均スペクトルを比較することで、分類の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PCAに基づくスペクトル分類パラメータηは、z~1における非活性銀河と星形成銀河を効果的に区別できるか？
• RQ2 単一のスペクトル分類パラメータηが、高赤方偏移銀河の全スペクトルをどれほど正確に再構成できるか。これは、スペクトル集団の内在的なスペクトル複雑性が低いことを示唆する。
• RQ3 DEEP2におけるPCAベースの分類ηは、2dFGRSのような低赤方偏移サーベイで用いられる既存の分類システムとどの程度一致するか？
• RQ4 z~1におけるスペクトル分類ηと銀河の星形成活動の関係は何か？
• RQ5 この分類手法は、銀河進化モデリングの文脈で、高赤方偏移と低赤方偏移の銀河サーベイ間の一貫性のある比較をどのように可能にするか？

主な発見

• PCAに基づくパラメータηは、z~1において吸収支配（非活性進化）と発光支配（星形成）銀河を強く分離する。
• 高いスペクトル分解能にもかかわらず、ηが単独で多数の銀河スペクトルを高精度に再構成できることから、スペクトル集団の次元が低い（自由度が少ない）ことが示唆される。
• η値が高い銀河は強い最近の星形成を示し、ηが低い（≤0.1）銀河は、過去の平均と比較して星形成速度が10％未満である。
• DEEP2における分類ηは、2dFGRSで用いられるものと非常に一貫しており、異なるサーベイ間の銀河集団比較が直接可能である。
• 本手法により、DEEP2のUバンド選択がBバンド選択の2dFGRSと比較して、星形成銀河に著しくバイアスされていることが確認された。
• スペクトル分類ηは、将来の高分解能スペクトル合成モデルおよび半古典的銀河進化シミュレーションへの応用に適している。