[论文解读] Stellar population properties for 2 million galaxies from SDSS DR14 and DEEP2 DR4 from full spectral fitting

Johan Comparat, Claudia Maraston+14 more|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 2017

Spectroscopy and Chemometric Analyses被引用 19

一句话总结

本研究利用Firefly代码和Maraston & Strömbäck (2011)模型，对SDSS DR14和DEEP2 DR4中的200万 galaxy 进行全谱拟合，获得了其恒星种群性质——年龄、金属丰度、尘埃消光、恒星质量及恒星形成历史。当信噪比 >20 时，恒星质量测量精度达到0.2 dex；首次揭示在红移 0.83 < z < 1.03 范围内，通过[OII]选源的DEEP2星系在10⁹至10¹¹.⁵ M☉之间呈现平坦的恒星质量函数。

ABSTRACT

We determine the stellar population properties - age, metallicity, dust reddening, stellar mass and the star formation history - for all spectra classified as galaxies that were published by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS data release 14) and by the DEEP2 (data release 4) galaxy surveys. We perform full spectral fitting on individual spectra, making use of high spectral resolution stellar population models. Calculations are carried out for several choices of the model input, including three stellar initial mass functions and three input stellar libraries to the models. We study the accuracy of parameter derivation, in particular the stellar mass, as a function of the signal-to-noise of the galaxy spectra. We find that at low redshift, a signal to noise ratio per pixel around 20 (5) allows a statistical accuracy on $\\log_{10}(M^{*}/M_{\\odot})$ of 0.2 (0.4) dex, for the Chabrier IMF. For the first time, we study DEEP2 galaxies selected by their \\OII luminosity in the redshift range $0.83&lt;z&lt;1.03$, finding that they are consistent with a flat number density in stellar mass in the range $10^9&lt;M/M_{\\odot}&lt;10^{11.5}$. We find the resulting stellar mass function based on SDSS or eBOSS in agreement with previous studies (Maraston et al. 2013). We publish all catalogs of properties as well as model spectra of the continuum for these galaxies as a value added catalog of the fourteenth data release of the SDSS. This catalog is about twice as large as its predecessors (DR12) and will aid a variety of studies on galaxy evolution and cosmology.

研究动机与目标

• 利用全谱拟合方法，准确推导200万星系的恒星种群性质——年龄、金属丰度、尘埃消光、恒星质量和恒星形成历史。
• 通过评估信噪比（SNR）和模型选择的影响，提升恒星质量测量的精度。
• 首次探索DEEP2巡天中在0.83 < z < 1.03红移范围内通过[OII]选源的星系的恒星质量函数。
• 通过将恒星质量测量结果的星系数量翻倍，扩展Portsmouth SDSS星系性质星表。
• 发布一个全面、公开可访问的增值星表，包含SDSS DR14和DEEP2 DR4中所有星系的恒星种群参数和模型谱。

提出的方法

• 采用Firefly拟合程序对SDSS DR14和DEEP2 DR4的单个星系光谱进行全谱拟合。
• 使用Maraston & Strömbäck (2011)恒星种群模型，结合三种初始质量函数（IMFs）和三种恒星谱库，评估模型系统误差。
• 计算参数不确定性，并评估其作为每像素信噪比（SNR）函数的准确性。
• 在SCIAMA高性能计算集群上，对270万星系应用拟合流程。
• 通过合成测试验证结果，并与以往研究比较，确保一致性。
• 为所有星系生成恒星种群参数和模型连续谱的公开星表。

实验结果

研究问题

• RQ1 在星系光谱中，恒星质量测量的精度如何随信噪比（SNR）变化？
• RQ2 在SDSS DR14和DEEP2 DR4的200万星系中，恒星种群性质——年龄、金属丰度、尘埃消光和恒星形成历史——如何分布？
• RQ3 在0.83 < z < 1.03红移范围内，DEEP2巡天中[OII]选源星系的恒星质量函数是什么？
• RQ4 与以往的宽带SED拟合结果相比，全谱拟合得到的恒星种群性质有何差异？
• RQ5 SDSS和eBOSS的结果在多大程度上与文献中已建立的恒星质量函数一致？

主要发现

• 对于信噪比 >20 每像素的SDSS星系，采用Chabrier初始质量函数时，恒星质量测量的统计精度为0.2 dex。
• 当信噪比 ≈ 5 时，相同初始质量函数下，恒星质量精度下降至0.4 dex。
• 在0.83 < z < 1.03红移范围内，通过[OII]光度选源的DEEP2星系在10⁹ < M/M☉ < 10¹¹.⁵范围内呈现平坦的星系数密度分布。
• 从SDSS和eBOSS得到的恒星质量函数与先前研究（如Maraston et al. 2013）一致。
• 星表包含约270万星系的恒星种群参数和模型连续谱，使先前SDSS增值星表的规模翻倍。
• 本研究首次对DEEP2巡天中[OII]选源的发射线星系进行了全谱拟合分析，揭示了与半分析模型一致的多样化恒星种群性质。