[论文解读] The ages, metallicities and element abundance ratios of massive quenched galaxies at z~1.6

Masato Onodera, C. M. Carollo+9 more|arXiv (Cornell University)|Nov 18, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 9被引用 8

一句话总结

本研究利用昴星团/MOIRCS的深度近红外光谱，分析了红移 z≈1.6 处24个大质量熄灭星系的恒星族性质。通过测量合成光谱中的Lick吸收线指数，发现其平均年龄约为1.1 Gyr，[Z/H] = 0.24，[α/Fe] = 0.31，表明在 z≈2.3 时经历了约1 Gyr的快速恒星形成，识别出该时期主序列星系为这些熄灭系统的可能前身星系。

ABSTRACT

We investigate the stellar population properties of a sample of 24 massive quenched galaxies at $1.25

研究动机与目标

• 约束 z≈1.6 处大质量熄灭星系的恒星形成历史及熄灭后演化。
• 利用休息 frame 光学 Lick 指数，确定这些星系的恒星族性质——年龄、金属度 [Z/H] 和 [α/Fe]。
• 通过与高红移主序列星族的形成 timescale 和金属度对比，识别出可能的前身星形成星系。
• 检验这些高红移熄灭星系是否能通过被动演化在 z=0 时成为与本地大质量早型星系具有相似速度弥散度的星系。

提出的方法

• 在 COSMOS 区域对24个大质量熄灭星系（1.25 < z_spec < 2.09）获取了昴星团/MOIRCS的深度近红外光谱。
• 从单个星系光谱构建高信噪比的休息 frame 光学合成光谱，以测量 Lick 吸收线指数。
• 使用恒星族合成模型，从测量的线指数推导出光度加权年龄、[Z/H] 和 [α/Fe]。
• 将推导出的星族参数与具有相似速度弥散度的本地早型星系进行比较，以评估其到 z=0 的被动演化。
• 假设熄灭前恒星形成率（SFR）恒定，从 [α/Fe] 值估算恒星形成 timescale。
• 利用推断的形成红移，识别出在 z≈2.3 时位于主序列上的可能前身星形成星系。

实验结果

研究问题

• RQ1 z≈1.6 处大质量熄灭星系的平均恒星族性质（年龄、金属度、[α/Fe]）是什么？
• RQ2 这些星系能否通过被动演化到达 z=0，并与本地大质量早型星系在相似速度弥散度下匹配？
• RQ3 由观测到的 [α/Fe] 比值所暗示的恒星形成 timescale 是什么？它揭示了熄灭过程的哪些信息？
• RQ4 基于其年龄和金属度，这些星系中大部分恒星质量在哪个红移处形成？
• RQ5 哪些高红移星形成星族最可能是这些熄灭星系的前身？

主要发现

• 样本中恒星族的平均年龄为 log(age/Gyr) = 0.04_{-0.08}^{+0.10}，对应约1.1 Gyr。
• 金属度 [Z/H] 测量值为 0.24_{-0.14}^{+0.20}，表明为超太阳金属度。
• [α/Fe] 比值为 0.31_{-0.12}^{+0.12}，与 ≤1 Gyr 的短恒星形成 timescale 一致。
• 基于年龄和宇宙学演化，推断出大部分恒星形成的形成红移为 z_f ≈ 2.3。
• 熄灭前的推断特定恒星形成率约为 1 Gyr⁻¹，对应质量为 2.5×10¹¹ M☉ 星系的 SFR 约为 ~200 M☉ yr⁻¹。
• 这些性质与这些星系是 z≈2.3 时位于主序列上的大质量星形成星系的后裔一致，因此被识别为最可能的前身星系。