[论文解读] The VIMOS-VLT Deep Survey - The evolution of galaxy clustering per spectral type to z~1.5

Meneux, B., O. Le Fèvre+48 more|ArXiv.org|Nov 22, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 60被引用 4

一句话总结

本研究利用来自VIMOS-VLT深空 Survey（VVDS）的6,495个光谱红移数据，测量了光谱类型不同的星系在z ≈ 1.5以内的星系团聚演化情况。结果表明，在所有红移下，早型星系的团聚程度显著高于晚型星系，在z ≈ 0.8时相关长度为r₀ = 4.8 ± 0.9 h⁻¹ Mpc；而星形成蓝色星系的团聚程度随红移增加而增强，在z ≈ 1.4时达到r₀ = 3.42 ± 0.7 h⁻¹ Mpc，表明早期宇宙中高密度峰值区域的星形成活动更为普遍。

ABSTRACT

We measure the evolution of clustering for galaxies with different spectral types from 6495 galaxies with 17.5<=I_AB<=24 and measured spectroscopic redshift in the first epoch VIMOS-VLT Deep Survey. We classify our sample into 4 classes, based on the fit of well-defined galaxy spectral energy distributions on observed multi-color data. We measure the projected function wp(rp) and estimate the best-fit parameters for a power-law real-space correlation function. We find the clustering of early-spectral-type galaxies to be markedly stronger than that of late-type galaxies at all redshifts up to z<=1.2. At z~0.8, early-type galaxies display a correlation length r_0=4.8+/-0.9h^{-1}Mpc, while late types have r_0=2.5+/-0.4h^{-1}Mpc. The clustering of these objects increases up to r_0=3.42+/-0.7h^{-1}Mpc for z~1.4. The relative bias between early- and late-type galaxies within our magnitude-limited survey remains approximately constant with b~1.7-1.8 from z~=0.2 up to z~=1, with indications for a decrease at z>1.2, due to the growth in clustering of the star-forming population. We find similar results when splitting the sample into `red' and `blue' galaxies using the observed color bi-modality. When compared to the expected linear growth of mass fluctuations, a natural interpretation of these observations is that: (a) the assembly of massive early type galaxies is already mostly complete in the densest dark matter halos at z~=1; (b) luminous late-type galaxies are located in higher-density, more clustered regions of the Universe at z~=1.5 than at present, indicating that star formation activity is progressively increasing, going back in time, in the higher-density peaks that today are mostly dominated by old galaxies.

研究动机与目标

• 测量不同光谱类型星系在z ≈ 1.5以内的红移演化团聚特性。
• 研究早型与晚型星系的团聚强度相对于暗物质分布的演化规律。
• 评估星形成星系在高红移时团聚程度是否增强，以判断星形成是否向更致密环境转移。
• 检验观测到的团聚演化是否与质量涨落引力增长的理论预测一致。
• 确定在绝对星等受限的样本中，早型与晚型星系之间的相对偏置是否在宇宙时空中保持恒定。

提出的方法

• VVDS样本包含6,495个星系，其I_AB星等在17.5 ≤ I_AB ≤ 24之间，并具有光谱红移，根据多波段测光的Sed拟合结果划分为四类光谱类型。
• 对每类光谱类型测量投影相关函数w_p(r_p)，以推断真实空间相关函数ξ(r) = (r/r₀)^(-γ)。
• 通过幂律相关函数拟合得到最佳参数r₀与γ，其中r₀代表团聚长度。
• 将团聚演化与线性质量涨落增长的理论预测进行比较，归一化至z = 0时σ₈ = 0.9。
• 应用星等演化修正，将高红移星系与本地巡天（如2dFGRS）进行比较，对z ≈ 1时的早型星系应用0.5 mag的星等修正，晚型星系应用1.0 mag的星等修正。
• 估算并检验早型与晚型星系之间的相对偏置b是否具有红移不变性。

实验结果

研究问题

• RQ1 从z ≈ 0到z ≈ 1.2，早型星系的团聚强度如何演化？
• RQ2 晚型星系（星形成蓝色星系）的团聚特性如何演化至z ≈ 1.4？其团聚程度是否随红移减小而增强？
• RQ3 在绝对星等受限样本中，早型与晚型星系之间的相对偏置是否在宇宙时空中保持一致？
• RQ4 高红移观测到的团聚趋势是否与质量涨落引力增长的预期一致？
• RQ5 高红移星形成星系是否比其本地对应体更集中于高密度区域，表明星形成活动随时间向更致密的峰值区域转移？

主要发现

• 在z ≈ 0.8时，早型星系的相关长度为r₀ = 4.8 ± 0.9 h⁻¹ Mpc，显著强于晚型星系的r₀ = 2.5 ± 0.4 h⁻¹ Mpc。
• 对于明亮星形成蓝色星系（M_B ≈ -21），其团聚程度在z ≈ 1.4时增强至r₀ = 3.42 ± 0.7 h⁻¹ Mpc，表明早期宇宙中高密度区域的团聚性更强。
• 从z = 0到z = 1.2，早型与晚型星系之间的相对偏置保持在b = 1.6 ± 0.3左右，与本地观测结果一致。
• 星形成星系的观测团聚演化与质量涨落的线性引力增长一致，表明其团聚幅度自z ≈ 1.5以来未发生显著变化。
• 经星等演化修正后，z ≈ 1.4时的高红移星形成星系（M_B ≈ -19）的团聚幅度与本地晚型星系（r₀ ≈ 2.9–4.2 h⁻¹ Mpc）相当，表明团聚强度在时间上大致保持恒定。
• VVDS中z ≈ 1.5的星系所处的密度峰值高于其本地对应体，表明早期宇宙中星形成活动日益集中于大质量、高团聚的环境。