[论文解读] The progenitor set of present-day early-type galaxies

Sugata Kaviraj, Julien Devriendt+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2006

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

本研究在ΛCDM框架下采用半解析星系形成模型，量化了现今早型星系的前身星系集合，发现截至z≈1时，其恒星质量中少于50%位于早型前身星系中，且由于缺少旋涡前身星系而存在显著的前身星系偏差。研究开发了基于概率的颜色-星等标准以识别可能的旋涡前身星系，表明红色、明亮的旋涡星系（MB < -21.5，B-V > 0.7）有75–95%的概率演变为早型星系，且发现红序列在暗弱星等下无法准确代表真实的前身星系集合。

ABSTRACT

We present a comprehensive theoretical study, within a fully realistic semi-analytical framework, of the photometric properties of early-type progenitors in the redshift range 00.7) spirals have ~75-95 percent chance of being a progenitor, while the corresponding probability for large blue spirals (M_B-21). Hence the red sequence is generally not a good proxy for the progenitor set of early-type galaxies.

研究动机与目标

• 在红移0 < z < 1范围内，量化现今早型星系的前身星系集合，考虑星等与环境因素。
• 通过识别高红移下可能演变为现今早型星系的旋涡星系，解决高红移研究中的前身星系偏差问题。
• 评估红序列作为早型星系真实前身星系集合代理的可靠性。
• 开发概率性方案，以在高红移早型星系演化研究中纳入旋涡前身星系。

提出的方法

• 在ΛCDM范式下使用完全真实的半解析星系形成模型，模拟质量聚集与形态演化。
• 通过追踪经由并合与吸积演变为现今早型星系的星系，追踪早型星系的形成历史。
• 将旋涡前身星系的光学性质（星等、B-V与V-K色指数）与一般旋涡星系群体进行比较，推导出概率性选择标准。
• 量化在z≈1时，早型前身星系中恒星质量的占比，区分场区与星系团环境。
• 通过比较颜色-星等空间中数量与质量分布，映射真实前身星系集合与红序列之间的对应关系。
• 应用约翰逊系统中的静止帧星等，以确保跨红移的一致性光度比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z≈1时，现今早型星系中恒星质量有多少比例位于早型前身星系中？该比例如何随星等与环境变化？
• RQ2 高红移下旋涡星系的光学性质（星等与颜色）如何与其演变为早型星系的可能性相关？
• RQ3 在多大程度上，红序列能准确代表现今早型星系的真实前身星系集合？
• RQ4 在致密环境与场区中，形态转化 timescales 的作用有何不同？这对前身星系的完整性有何影响？
• RQ5 基于星等与光学颜色的概率性标准，能否可靠识别出可能演变为早型星系的旋涡星系？

主要发现

• 在所有环境中平均而言，截至z≈1时，现今早型星系中少于50%的恒星质量位于早型前身星系中。
• 在星系团环境中，约70%的早型星系在z=1时已形成，而在场区仅约30%，这归因于形态转化速度更快。
• 在z≈0.5时，对于大质量、红色旋涡星系（MB < -21.5，B-V > 0.7），其成为早型星系前身星系的概率为75–95%；而对于同星等的蓝色旋涡星系，该概率为50–75%。
• 在暗弱星等（MV > -21）下，红序列作为真实前身星系集合的代理效果极差，尽管在明亮端（MV < -22）二者匹配良好。
• 旋涡前身星系通常比早型前身星系更蓝，因此排除它们会导致对前身星系群体年龄估算偏向更老、更红的估计。
• 从z≈1到z=0，前身星系集合的质量翻倍，表明在高红移时，大量质量通过非早型系统聚集。