[论文解读] The Herschel Virgo Cluster Survey. XIX. Physical properties of low luminosity FIR sources at $z

C. Pappalardo, L. Bizzocchi+13 more|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 101被引用 8

一句话总结

本研究利用深度赫歇尔数据，分析了室女座星系团中低光度亚毫米波源的恒星形成速率、恒星质量及尘埃性质。通过使用MAGPHYS和CIGALE对800个主样本和5,000个扩展样本源进行Sed拟合，发现低质量星系（M∗ < 1×10¹⁰ M⊙）位于主序列上，其性质与本地螺旋星系相似；而更高质量星系（M∗ > 3×10¹⁰ M⊙）则表现出恒星形成率降低，表明其恒星形成过程早期被抑制；尘埃发光效率可有效区分处于演化阶段的星系与正向被动演化过渡的星系。

ABSTRACT

The Star formation rate (SFR) is a crucial parameter to investigate galaxy evolution. At low redshift the cosmic SFR density declines smoothly, and massive active galaxies become passive, reducing their star formation activity. This implies that the bulk of the SFR density at low redshift is mainly driven by low mass objects. We investigate the properties of a sample of low luminosity Far-Infrared (FIR) sources selected at 250 microns from Pappalardo et al. (2015). We have collected data from Ultraviolet to FIR to perform a multi-wavelengths analysis. The main goal is to investigate the correlation between SFR, stellar mass, and dust mass for a galaxy population with a wide range in dust content and stellar mass, including the low mass regime that most probably dominates the SFR density at low z. We define a main sample of ~800 sources with full Spectral Energy Distribution (SED) coverage between 0.15 &lt; lambda &lt; 500 microns and an extended sample with ~5000 sources in which we remove the constraints on the Ultraviolet and Near-Infrared bands. We analyze both samples with two different SED fitting methods: MAGPHYS and CIGALE. In the SFR versus stellar mass plane our samples occupy a region included between local spirals and higher redshift star forming galaxies. The galaxies subsample with the higher masses (M* &gt; 3e10 Msol) does not lie on the main sequence, but shows a small offset, as a consequence of the decreased star formation. Low mass galaxies (M* &lt; 1e10 Msol) settle in the main sequence with SFR and stellar mass consistent with local spirals. Deep Herschel data allow the identification of a mixed galaxy population, with galaxies still in an assembly phase, or galaxies at the beginning of their passive evolution. We find that the dust luminosity is the parameter that discriminates these two galaxy populations.

研究动机与目标

• 理解红移 z < 0.5 时低光度亚毫米波源的物理性质，这些源很可能主导了低红移宇宙的恒星形成率密度。
• 研究在广泛星系质量与尘埃含量范围内，恒星形成速率、恒星质量与尘埃质量之间的相关性。
• 基于多波段Sed分析，确定低质量星系是否仍处于组装阶段，或正向被动演化过渡。
• 评估尘埃发光效率在区分低恒星形成活动星系演化阶段中的作用。

提出的方法

• 构建了一个约800个源的主样本，其Sed覆盖范围从0.15 μm至500 μm，以及一个约5,000个源的扩展样本，其紫外与近红外约束条件较宽松。
• 采用两种独立代码（MAGPHYS与CIGALE）进行Sed拟合，二者均将星系建模为简单星族库与尘埃发射模板的组合。
• 利用Sed拟合结果推导关键物理参数：恒星形成速率、恒星质量、尘埃质量与尘埃发光效率。
• 比较样本中SFR–M∗关系的分布，识别与主序列的偏离，以推断星系的演化状态。
• 分析中值Sed以评估中红外发射水平，尽管恒星形成速率较低，这与先前预测相矛盾。
• 评估尘埃发光效率在区分处于活跃组装阶段与恒星形成被抑制的星系中的判别能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 z < 0.5 时，低光度亚毫米波源在恒星形成速率–恒星质量平面中的分布如何？与本地螺旋星系及高红移恒星形成星系相比有何异同？
• RQ2 低质量星系（M∗ < 1×10¹⁰ M⊙）在多大程度上遵循主序列？这对其演化状态有何含义？
• RQ3 尘埃发光效率在区分仍处于组装阶段与开始抑制恒星形成的星系中扮演何种角色？
• RQ4 为何恒星形成速率低且亚毫米波发光效率也低的星系，其红外中波段发射仍高于先前预测？
• RQ5 低光度源的物理性质如何与 z < 1 时宇宙恒星形成率密度的下降相关联？

主要发现

• 低质量星系（M∗ < 1×10¹⁰ M⊙）位于SFR–M∗平面的主序列上，其恒星形成速率与恒星质量与本地螺旋星系一致。
• 高质星系（M∗ > 3×10¹⁰ M⊙）偏离主序列，因恒星形成率降低而产生微小偏移，表明其恒星形成过程早期被抑制。
• 样本的中值Sed显示，即使在低恒星形成速率下，其中红外发射仍高于先前预测。
• 尘埃发光效率可有效区分处于组装阶段的星系与正向被动演化过渡的星系。
• 样本包含处于组装或开始抑制恒星形成阶段的星系混合群体，尘埃发光效率是其演化阶段的关键诊断指标。
• 结果支持主序列并非最终的平衡态，而是一种不稳定的前期阶段，尤其在低质量星系中更明显。