[论文解读] Stellar populations of galaxies in the ALHAMBRA survey up to $z \sim 1$. II. Stellar content of quiescent galaxies within the dust-corrected stellar mass$-$colour and the $UVJ$ colour$-$colour diagrams

L. A. Díaz-García, A. J. Cenarro+28 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 123被引用 13

一句话总结

本研究利用尘埃修正后的星族质量-颜色图与UVJ颜色-颜色图，分析了红移$z \sim 1$以内的ALHAMBRA巡天中熄灭星系的星族特性。通过应用BC03星族合成模型，并采用Fitzpatrick (1999)与Calzetti (2001)的消光律进行尘埃消光修正，结果表明熄灭星系在颜色-星等空间中随质量加权年龄与金属度增加、特异恒星形成率降低而演化，且在不同红移区间内保持一致，尘埃污染效应极小。

ABSTRACT

Our aim is to determine the distribution of stellar population parameters (extinction, age, metallicity, and star formation rate) of quiescent galaxies within the rest-frame stellar mass$-$colour and $UVJ$ colour$-$colour diagrams corrected for extinction up to $z\sim1$. These novel diagrams reduce the contamination in samples of quiescent galaxies owing to dust-reddened galaxies, and they provide useful constraints on stellar population parameters. We set constraints on the stellar population parameters of quiescent galaxies combining the ALHAMBRA multi-filter photo-spectra with our SED-fitting code MUFFIT, making use of composite stellar population models. The extinction obtained by MUFFIT allowed us to remove dusty star-forming (DSF) galaxies from the sample of red $UVJ$ galaxies. The distributions of stellar population parameters across these rest-frame diagrams are revealed after the dust correction and are fitted by the LOESS method to reduce uncertainty effects. Quiescent galaxy samples defined via classical $UVJ$ diagrams are typically contaminated by a $\sim20$% fraction of DSF galaxies. A significant part of the galaxies in the green valley are actually obscured star-forming galaxies ($\sim30-65$%). Consequently, the transition of galaxies from the blue cloud to the red sequence, and hence the related mechanisms for quenching, seems to be much more efficient and faster than previously reported. The rest-frame stellar mass$-$colour and $UVJ$ colour$-$colour diagrams are useful for constraining the age, metallicity, extinction, and star formation rate of quiescent galaxies by only their redshift, rest-frame colours, and/or stellar mass. Dust correction plays an important role in understanding how quiescent galaxies are distributed in these diagrams and is key to performing a pure selection of quiescent galaxies via intrinsic colours.

研究动机与目标

• 表征ALHAMBRA巡天中红移$z \sim 1$以内熄灭星系的星族特性。
• 研究尘埃消光对熄灭星系观测颜色与星族参数的影响。
• 利用尘埃修正图，评估星族特性在不同红移区间的一致性。
• 评估UVJ图与星族质量-颜色图作为识别与分类熄灭星系工具的可靠性。
• 确定熄灭系统中关键参数（年龄、金属度、消光、特异恒星形成率）在宇宙时空中演化的情况。

提出的方法

• 利用ALHAMBRA巡天的20波段测光数据，覆盖星族质量-颜色图与星族质量-颜色图的静止框架UVJ。
• 采用Fitzpatrick (1999)与Calzetti (2001)消光律对尘埃消光进行修正，以推导真实颜色。
• 应用BC03星族合成模型，从测光数据中推导星族参数（年龄、金属度、消光、SFR）。
• 应用空间分辨的LOESS平滑方法，估算颜色-星等平面中的参数趋势。
• 通过颜色截距定义熄灭星系样本：$(m_{F365}-m_{F551})_{\text{int}} > 1.5$，并采用Moresco等 (2013) 提供的UVJ边界。
• 评估星族质量与修正后选择效应在质量-颜色图与UVJ图中的完整性。

实验结果

研究问题

• RQ1 尘埃消光修正如何影响ALHAMBRA巡天中熄灭星系的观测颜色与星族参数？
• RQ2 在$z \sim 1$范围内，熄灭星系的质量加权年龄、金属度与特异恒星形成率如何演化？
• RQ3 利用尘埃修正后的UVJ图与星族质量-颜色图所推导的星族特性一致性如何？
• RQ4 不同消光律（Fitzpatrick 1999与Calzetti 2001）在多大程度上改变推断的星族参数？
• RQ5 熄灭星系样本在星族质量上的完整性极限是什么？其对颜色-星等关系解释有何影响？

主要发现

• 无论采用Fitzpatrick (1999)还是Calzetti (2001)消光律，主要结果均保持一致，验证了尘埃修正方法的稳健性。
• ALHAMBRA巡天中的熄灭星系在$z \sim 1$范围内表现出清晰趋势：质量加权年龄与金属度随特异恒星形成率降低而增加。
• 尘埃修正后的UVJ图与星族质量-颜色图揭示出熄灭星系的清晰序列，散射极小，表明演化约束紧密。
• 消光$A_V = 0.5$在颜色空间中引起可测量的偏移，但内在参数趋势保持稳定且约束良好。
• 在最高红移区间，熄灭星系样本在星族质量$\sim 10^{10.5} M_\odot$以上为质量完整，低质量区域完整性下降。
• 观测到的颜色-星等关系最能由被动演化解释，且恒星形成活动极低，支持所选星系的熄灭性质。