[論文レビュー] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS): Downsizing of the blue cloud and the influence of galaxy size on mass quenching over the last eight billion years

C. P. Haines, A. Iovino+38 more|Nov 21, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 136被引用数 27

ひとこと要約

本研究では、VIPERS赤方偏移調査とSDSS-DR7を用い、過去80億年における星形成および銀河構造の進化を分析する。青クラウドにおけるダウンサイズ現象が明らかになった。高質量限界は、z≈0.9における10^11.2 M☉から現在の10^10.7 M☉へと後退しており、これは銀河サイズおよび質量-サイズ比（M/re）に関連するクエンチングによって駆動されている。大型銀河は、バルジ成長とS0に類似た形態への構造的変化に伴い、より高い質量で星形成を維持した後、クエンチングに至る。

ABSTRACT

We use the full VIPERS redshift survey in combination with SDSS-DR7 to explore the relationships between star-formation history (using d4000), stellar mass and galaxy structure, and how these relationships have evolved since z~1. We trace the extents and evolutions of both the blue cloud and red sequence, by fitting double Gaussians to the d4000 distribution of galaxies in narrow stellar mass bins, for four redshift intervals over 010^11 M_sun, d4000<1.55) drops sharply by a factor five between z~0.8 and z~0.5. These galaxies are becoming quiescent at a rate that largely matches the increase in the numbers of massive passive galaxies seen over this period. We examine the size-mass relation of blue cloud galaxies, finding that its high-mass boundary runs along lines of constant M*/r_e or equivalently inferred velocity dispersion. Larger galaxies can continue to form stars to higher stellar masses than smaller galaxies. As blue cloud galaxies approach this high-mass limit, they start to be quenched, their d4000 values increasing to push them towards the green valley. In parallel, their structures change, showing higher Sersic indices and central stellar mass densities. For these galaxies, bulge growth is necessary for them to reach the high-mass limit of the blue cloud and be quenched by internal mechanisms. The blue cloud galaxies that are being quenched at z~0.8 lie along the same size-mass relation as present day quiescent galaxies, and seem the likely progenitors of today's S0s.

研究の動機と目的

• 過去80億年における星形成および銀河構造の進化を理解すること。
• 銀河サイズおよび質量-サイズ比（M/re）が星形成クエンチングを規制する役割を調査すること。
• z≈0.8における高質量の星形成銀河が、現在のS0銀河の前身であるかどうかを特定すること。
• 青クラウドの高質量限界の進化を定量的に評価し、構造的変化とその関連を明らかにすること。
• 内部メカニズムに起因する、緑の谷を通過して静止状態へと至る銀河の遷移を検討すること。

提案手法

• 著者らは、4つの赤方偏移チャンク（0 < z < 1）における狭い星質量チャンクでのd4000指数分布を分析し、青クラウドおよび赤シーケンスの集団を同定する。
• d4000分布に二重ガウスフィッティングを適用し、各赤方偏移における青クラウドの上側質量限界を正確に特定する。
• 青クラウド銀河のサイズ-質量関係を検討し、特にM/re比および推定された速度分散（σ_inf）に注目する。
• Sérsic指数および中心星質量密度（Σ1）といった構造的パラメータを測定し、クエンチング中の形態的進化を追跡する。
• VIPERSデータ（0.5 ≤ z < 1.0）とSDSS-DR7（z ≈ 0）を組み合わせ、宇宙時間にわたるクエンチング傾向を比較する。
• 質量が10^11 M☉以上の巨大青クラウド銀河（d4000 < 1.55）の数密度を追跡し、クエンチング率を定量化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ≈ 0.9から現在にかけて、青クラウドの高質量限界はどのように変化したか？
• RQ2 銀河サイズ（re）およびM/re比が、星形成銀河におけるクエンチングの開始を決定づける役割を果たすか？
• RQ3 z ≈ 0.8における高質量の星形成銀河は、局所の静止銀河と同じサイズ-質量関係に従うか？
• RQ4 銀河が青クラウドの上側質量限界に近づくに従い、構造的性質（Sérsic指数、中心質量密度）はどのように変化するか？
• RQ5 クエンチングは、外部要因ではなく、バルジ成長に起因する内部プロセスによってどれほど駆動されているか？

主な発見

• 青クラウドの高質量限界は、z ≈ 0.9におけるM ≈ 10^11.2 M☉からz ≈ 0におけるM ≈ 10^10.7 M☉へと後退しており、星形成におけるダウンサイズ現象を示している。
• z ≈ 0.8からz ≈ 0.5の間、質量が10^11 M☉以上の巨大青クラウド銀河（d4000 < 1.55）の共動数密度は4〜5倍減少し、巨大非活性銀河の増加と一致している。
• 同じd4000値を示す銀河は、サイズ-質量平面においてM/reまたはσ_infが一定の直線上に並び、サイズが固定質量における星形成歴に影響を及けることが示された。
• 青クラウドの上端は一定のM/re線上に位置し、この限界に近づく銀河はd4000が増加し、早期型形態への構造的変化を示している。
• z ≈ 0.8におけるクエンチング銀河は、Sérsic指数η ≥ 2.5および中心星質量密度Σ1 ≥ 10^9.0 M☉ kpc⁻²を示し、早期型系の特徴的性質を示している。
• z ≈ 0.8における高質量の星形成銀河は、局所の静止銀河と同じサイズ-質量関係に位置しており、今日のS0銀河の直接の前身である可能性が示された。