[論文レビュー] zCOSMOS 10k-bright spectroscopic sample: exploring mass and environment dependence in early-type galaxies

M. Moresco, L. Pozzetti+59 more|CaltechAUTHORS (California Institute of Technology)|Sep 17, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 66被引用数 22

ひとこと要約

本研究では、z≈1までの初期型銀河（ETGs）のzCOSMOS 10k-bright分光的サンプルを分析し、銀河進化における質量と環境の役割を解き明かす。光度的および分光的分類を用いた結果、銀河質量が色および分光的特徴の進化を支配しており、質量の大きなETGsはより早く形成され、D4000ブレークが顕著に強いことが判明。環境の影響は弱く二次的であり、質量主導のダウンサイズシナリオを支持する。

ABSTRACT

We present the analysis of the U-V rest-frame color distribution and some spectral features as a function of mass and environment for two sample of early-type galaxies up to z=1 extracted from the zCOSMOS spectroscopic survey. The first sample ("red galaxies") is defined with a photometric classification, while the second ("ETGs") by combining morphological, photometric, and spectroscopic properties to obtain a more reliable sample. We find that the color distribution of red galaxies is not strongly dependent on environment for all mass bins, with galaxies in overdense regions redder than galaxies in underdense regions with a difference of 0.027\pm0.008 mag. The dependence on mass is far more significant, with average colors of massive galaxies redder by 0.093\pm0.007 mag than low-mass galaxies throughout the entire redshift range. We study the color-mass relation, finding a mean slope 0.12\pm0.005, while the color-environment relation is flatter, with a slope always smaller than 0.04. The spectral analysis that we perform on our ETGs sample is in good agreement with our photometric results: we find for D4000 a dependence on mass between high and low-mass galaxies, and a much weaker dependence on environment (respectively a difference of of 0.11\pm0.02 and of 0.05\pm0.02); for the equivalent width of Hδwe measure a difference of 0.28\pm0.08 Åacross the same mass range and no significant dependence on environment.By analyzing the lookback time of early-type galaxies, we support the possibility of a downsizing scenario, in which massive galaxies with a stronger D4000 and an almost constant equivalent width of $Hδ$ formed their mass at higher redshift than lower mass ones. We also conclude that the main driver of galaxy evolution is the galaxy mass, the environment playing a subdominant role.

研究の動機と目的

• z≈1までの初期型銀河（ETGs）の進化に及ぼす銀河質量と局所的環境の相対的影響を調査すること。
• 環境の過密度または星の質量のどちらが、ETGsの色および分光的特徴の進化を主に駆動しているかを特定すること。
• マスおよび環境の勾配に沿った遅延時間と分光インデックスを分析することで、ダウンサイズ仮説を検証すること。
• 銀河の年齢および静止状態の指標としての光度的（U-V静止フレーム色）および分光的（D4000、Hδ等価幅）指標を比較すること。

提案手法

• 2098個の銀河を光度的分類により「赤銀河」として、981個の銀河を形態的・光度的・分光的基準を統合して「ETGs」としての2つのETGサブサンプルを構築した。
• 固定された赤方偏移、質量、環境条件下で、静止フレームU-V色および分光インデックス（D4000、Hδ等価幅）を測定し、依存関係を分離した。
• VLTのzCOSMOS 10k-bright調査データ（赤方偏移0.1〜1.0）を用い、過密度領域ごとの銀河性質を分析した。
• パッシブ進化モデルを仮定して、スペクトルエネルギー分布（SED）のフィッティングにより、星族の年齢および形成赤方偏移を推定した。
• 線形フィットを用いて質量および環境の依存性を定量化：(U-V)rest ∝ SM·log10(M/M⊙) および (U-V)rest ∝ Sδ·log10(1+δ) として、勾配SMおよびSδを測定した。
• 観測された色およびインデックスの傾向を、形成歴史および静止状態の観点から解釈するため、星族合成モデルと照合した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z≤1の範囲で、初期型銀河の静止フレームU-V色は、質量よりも局所的環境に強く依存するか？
• RQ2 環境を固定した場合の質量に伴う色および分光的特徴の進化の大きさは何か？
• RQ3 質量を固定した場合、D4000ブレークおよびHδ等価幅は環境にどのように変化し、これは最近の星形成に何を示唆するか？
• RQ4 ETGsの形成赤方偏移にダウンサイズ的傾向が見られるか？
• RQ5 環境が初期型銀河における質量-色関係をどの程度変化させるか？

主な発見

• 質量の大きな銀河（log10(M/M⊙)≈10.8）は、質量の小さい銀河（log10(M/M⊙)≈10）に比べて平均で0.093±0.007 mag赤くなる。色-質量勾配はSM=0.12±0.005である。
• 色-環境依存性は弱く、勾配Sδ≈0.04であり、高密度領域と低密度領域の間で色の差は僅かΔ(U-V)rest=0.027±0.008 magにとどまる。
• 低質量（log10(M/M⊙)≈10.2）から高質量（log10(M/M⊙)≈10.8）のETGsにかけて、D4000ブレークは0.11±0.02増加し、質量の大きな銀河に古い星族が存在することを示している。
• D4000ブレークは環境に僅かな依存性（高環境四分位と低環境四分位の間でΔD4000=0.05±0.02）を示し、Hδ等価幅に顕著な変化は認められない。
• 質量の大きなETGsはz≈2（遅延時間～10 Gyr）に星形成を終えたが、質量の小さい銀河はz<1（遅延時間～8 Gyr）に形成された。これはダウンサイズシナリオを支持する。
• 分光的および光度的結果は、パッシブ進化モデルと整合しており、質量の大きなETGsは静止状態で古く、低質量銀河はまだ進化が続くことを示している。