[论文解读] On the buildup of massive early-type galaxies at z

M. C. Eliche‐Moral, M. Prieto+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2010

Astronomy and Astrophysical Research被引用 6

一句话总结

该论文通过表明在 z ≲ 1 时，大质量早型星系（mETGs）并非源自 z ∼ 1 前体星系的被动演化，而是自那时起经历了大量主要并合——尤其是湿并合与混合并合——从而调和了星系质量下移现象与分层组装模型之间的矛盾。该模型表明，约 87% 的 z ∼ 1 时的 mETGs 为贫气前体星系，且主要并合，特别是干并合，过去 80 亿年中贡献了本地 mETGs 约 35% 的恒星质量增长。

ABSTRACT

Hierarchical models predict that present-day massive early-type galaxies (mETGs) have finished their assembly at a quite late cosmic epoch (z~0.5), conflicting directly with galaxy mass-downsizing. In Eliche-Moral et al. (2010), we presented a semi-analytical model that predicts the increase by a factor of ~2.5 observed in the number density of mETGs since z~1 to the present, just accounting for the effects of the major mergers strictly-reported by observations. Here, we describe the relative, coordinated role of wet, mixed, and dry major mergers in driving this assembly. Accordingly to observations, the model predicts that: 1) wet major mergers have controlled the mETGs buildup since z~1, although dry and mixed mergers have also contributed significantly to it; 2) the bulk of this assembly takes place during the ~1.4 Gyr time-period elapsed at 0.7

研究动机与目标

• 调和观测到的星系质量下移现象——即大质量星系早期形成——与分层模型预测的大质量 ETG 晚期组装之间的矛盾。
• 研究湿、混合与干主要并合在自 z ≲ 1 以来大质量早型星系（mETGs）形成过程中的协同作用。
• 仅使用观测到的并合分数，解释自 z ∼ 1 至今日 mETG 数密度的演化。
• 通过为其最后一次主要并合分配特定并合类型，重现本地 E 型与 S0-S0a 星系的形态与运动学分数。

提出的方法

• 开发一种半解析模型，利用 z ∼ 1 至 z ∼ 0 的观测并合分数追踪 mETG 的组装过程。
• 根据观测到的并合特性与气体分数，将主要并合分类为湿（富气）、混合（中等）与干（贫气）。
• 通过应用基于观测数据推导出的时间依赖并合率，模拟 mETG 数密度的演化。
• 考虑并合后熄灭时间（0.5–1 Gyr），以模拟并合残骸从蓝云向红序列的迁移。
• 利用 z ≲ 0.7 时主要并合分数的下降，建模自 z ∼ 0.7 以来 mETG 组装的中止。
• 将模型预测与本地 mETG 分数（E 型与 S0-S0a 型）、运动学（快速与慢速旋转体）及恒星质量增长进行验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 湿、混合与干主要并合在多大程度上共同驱动了自 z ∼ 1 至今日 mETG 数密度的观测增加？
• RQ2 分层模型预测的 mETG 晚期组装能否与星系质量下移现象相调和？
• RQ3 在过去的 80 亿年中，有多少比例的现今日 mETGs 经历了贫气（干）主要并合，这对它们的恒星质量增长有何影响？
• RQ4 最后一次主要并合类型（湿、混合、干）如何解释本地快速旋转盘状星系与慢速旋转箱状椭圆星系的观测分数？
• RQ5 在 z ∼ 1 观测到的 mETGs 真的是今日 mETGs 的前体星系，还是它们本身是贫气并合前体星系？

主要发现

• 至少约 87%（90% 可信区间为 67–110%）在 z ∼ 1 时存在的 mETGs 并非今日 mETGs 的直接被动后代，而是其贫气并合前体星系。
• 自 z ∼ 1 以来的主要并合使红序列大质量端的恒星质量翻倍，其中干并合在过去约 80 亿年中贡献了约 35% 的质量吸积。
• mETG 组装的大部分发生在狭窄的红移窗口 0.7 < z < 1 内，持续约 14 亿年，此后由于观测到的并合分数下降，该过程基本停止。
• 该模型预测，自 z ∼ 1 以来，每本地 L > L* 星系平均经历了约 0.35 次湿、0.20 次混合与 0.10 次干主要并合，每本地 mETG 平均经历约 1.8 次主要并合。
• 在 z ∼ 1 时的主要并合数量相当于今日 L > L* 星系总数的约 35%，其中约 20% 为湿并合，约 10% 为混合并合，约 5% 为干并合。
• 干主要并合导致约 15% 的 mETGs 在 z ∼ 1 时、约 10% 在 z ∼ 0.8 时以及约 5% 在 z ∼ 0.7 时从 mETG 群体中消失，表明其在 mETG 演化中具有显著作用。