[论文解读] K+a galaxies in the zCOSMOS Survey: Physical properties of systems in their post-starburst phase

D. Vergani, G. Zamorani+60 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Sep 10, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用 37

一句话总结

本研究利用光谱标准在zCOSMOS巡天（z=0.48–1.2）中分析了质量限定的k+a星系，识别出后星暴星系，发现其位于绿色山谷区域，质量与宁静星系相当，并且在时间上其数量密度和质量密度均无显著演化。主要发现包括：少于8%的星系具有射电/X射线对应体，形态异质性与恒星质量相关，且可能对红序列的质量增长贡献高达约8%。

ABSTRACT

The identities of the main processes triggering and quenching star-formation in galaxies remain unclear. A key stage in evolution, however, appears to be represented by post-starburst galaxies. To investigate their impact on galaxy evolution, we initiated a multiwavelength study of galaxies with k+a spectral features in the COSMOS field. We examine a mass-selected sample of k+a galaxies at z=0.48-1.2 using the spectroscopic zCOSMOS sample. K+a galaxies occupy the brightest tail of the luminosity distribution. They are as massive as quiescent galaxies and populate the green valley in the colour versus luminosity (or stellar mass) distribution. A small percentage (<8%) of these galaxies have radio and/or X-ray counterparts (implying an upper limit to the SFR of ~8Msun/yr). Over the entire redshift range explored, the class of k+a galaxies is morphologically a heterogeneous population with a similar incidence of bulge-dominated and disky galaxies. This distribution does not vary with the strength of the Hdelta absorption line but instead with stellar mass in a way reminiscent of the well-known mass-morphology relation. Although k+a galaxies are also found in underdense regions, they appear to reside typically in a similarly rich environment as quiescent galaxies on a physical scale of ~2-8Mpc, and in groups they show a morphological early-to-late type ratio similar to the quiescent galaxy class. With the current data set, we do not find evidence of statistical significant evolution in either the number/mass density of k+a galaxies at intermediate redshift with respect to the local values, or the spectral properties. Those galaxies, which are affected by a sudden quenching of their star-formation activity, may increase the stellar mass of the red-sequence by up to a non-negligible level of ~10%.

研究动机与目标

• 研究中等红移（z=0.48–1.2）质量限定样本中k+a星系——后星暴系统——的物理性质。
• 确定k+a星系在星系演化中的作用，特别是其对红序列增长的贡献。
• 评估k+a星系在不同红移和质量区间下的环境依赖性与形态特征。
• 评估k+a星系是否代表星系演化中的瞬态阶段，以及其性质是否随宇宙时间演化。
• 考察环境过程与内部机制对这些系统中恒星形成抑制的影响。

提出的方法

• 从zCOSMOS光谱巡天中选取一个质量限定的k+a星系样本，采用严格光谱标准：强Hδ吸收且无[O II]发射。
• 对光谱红移和光谱测量施加严格置信水平，以确保样本的可靠性。
• 基于4000 Å断续和EW[O II]的光谱分类，将k+a星系与质量限定的星形成星系及宁静星系进行比较。
• 利用HST/ACS成像分析形态学特性，包括不对称性和集中度，以推断近期并合或相互作用活动。
• 利用大尺度结构数据分析环境背景，测量物理尺度约2–8 Mpc的星系密度和星系群成员关系。
• 计算k+a星系的数量密度和质量密度，并与本地值（Quintero et al. 2004）比较，以评估宇宙演化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z=0.48–1.2的zCOSMOS场中，k+a星系的光度、质量与颜色分布如何？
• RQ2 k+a星系的恒星形成速率与活动星系核（AGN）活动与星形成星系及宁静星系相比如何？
• RQ3 k+a星系的形态多样性如何？其与恒星质量和Hδ深度的相关性如何？
• RQ4 k+a星系位于何种环境中？其星系群形态类型分布与宁静星系相比如何？
• RQ5 在z=0.48–1.2红移范围内，k+a星系的数量或质量密度是否存在可测量的演化？其对红序列增长的贡献如何？

主要发现

• k+a星系占据光度函数的最亮尾部，质量与典型宁静星系相当，在颜色-星等图或颜色-质量图中位于绿色山谷区域。
• 少于8%的k+a星系具有射电或X射线对应体，暗示其当前恒星形成率上限约为~8 M☉ yr⁻¹，表明可能存在被遮蔽的AGN活动。
• k+a星系构成一个形态异质的群体，具有相似比例的星系核主导与盘主导系统，与Hδ深度无关，但强烈依赖于恒星质量——质量更大的系统主要为星系核主导。
• HST/ACS成像显示其具有高比例的不对称性和高集中度，表明存在近期相互作用或并合活动，尽管其与熄灭之间的因果关系尚不明确。
• k+a星系优先存在于富集环境（物理尺度~2–8 Mpc），其星系群中形态早型到晚型的比例与宁静星系相似，尽管它们也存在于低密度区域。
• 在z=0.48–1.2范围内，k+a星系的数量密度约为~4.6±0.3×10⁻⁵ Mpc⁻³，质量密度约为~2.6±0.2×10⁵ M☉ Mpc⁻³，与本地值或红移区间（0.48–0.75与0.75–1.2）之间相比，数量密度和质量密度均无显著演化。
• k+a星系可能对红序列的质量增长贡献高达~8%，假设可探测时标为0.35 Gyr，红序列增长速率为~10⁻² M☉ Mpc⁻³ yr⁻¹，推导出的增长速率为7.8×10⁻⁴ M☉ Mpc⁻³ yr⁻¹。