[论文解读] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). Star formation history of passive galaxies

M. Siudek, K. Małek+37 more|arXiv (Cornell University)|May 18, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 92被引用 22

一句话总结

本研究利用VIPERS巡天在红红移范围 0.4 < z < 1.0 内的堆叠光谱，追溯了熄灭红移星系的恒星形成历史。通过分析D4000和Hδ_A指数，发现大质量星系在 z_form ≈ 1.7 时形成，而低质量星系则在 z_form ≈ 1.0 时形成，支持了大质量系统中更早形成、质量越大的星系越早形成恒星的‘下垂’演化情景。

ABSTRACT

We trace the evolution and the star formation history of passive galaxies, using a subset of the VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). We extracted from the VIPERS survey a sample of passive galaxies in the redshift range 0.4

研究动机与目标

• 利用中等红移数据，追溯过去80亿年中熄灭红移星系的恒星形成历史。
• 解决在宽红移范围内选取纯净熄灭星系样本时的污染与完整性问题。
• 将光谱指标（D4000和Hδ_A）与合成星族模型进行比较，以约束形成红移和星族年龄。
• 利用独立的年龄指标检验星系演化中‘下垂’情景的一致性。
• 建立 z ≈ 0.4–1.0 范围内熄灭星系的形成红移–星星质量关系，并与本地观测结果进行比较。

提出的方法

• 利用演化后的U-V颜色截止和质量控制，从VIPERS中选取了3,991个在 0.4 < z < 1.0 和 10.00 < log(M_star/M☉) < 12.00 范围内的纯净、完整的熄灭红移星系样本。
• 在狭窄的星星质量与红移区间内对星系光谱进行堆叠，以提高信噪比，实现对光谱特征的精确测量。
• 从堆叠光谱中测量D4000_n吸收谷和Hδ_A Lick指数，作为星族年龄敏感的指标。
• 将观测到的指数趋势与一组合成星族模型进行比较，在单次爆发形成假设下推断形成红移（z_form）。
• 使用两种独立的年龄指标（D4000和Hδ_A）交叉验证形成红移估计，并评估其一致性。
• 将分析扩展至包含本地SDSS数据（z ≈ 0.2），以建立D4000和Hδ_A随质量与红移变化的连续演化图景。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 z ≈ 0.4 到 z ≈ 1.0 之间，熄灭红移星系的星族年龄如何随红移和星星质量演化？
• RQ2 在中等红移下，熄灭红移星系的形成红移（z_form）如何随星星质量变化？
• RQ3 D4000和Hδ_A指数在多大程度上能一致地反映星族形成历史，从而验证这些指数作为年龄指标的有效性？
• RQ4 熄灭星系的形成红移–星星质量关系是否从 z ≈ 1 延续至今保持一致？
• RQ5 观测到的趋势如何支持或挑战星系演化中的‘下垂’情景？

主要发现

• D4000_n指数随红移增加而上升，表明熄灭星系中星族的年龄在更高红移时更老。
• Hδ_A指数随红移降低，证实了更老的星族具有更弱的巴尔末吸收线。
• D4000_n和Hδ_A均表现出与星星质量强烈且近乎线性的依赖关系，质量越大的星系其星族越老。
• 大质量熄灭星系（log(M_star/M☉) > 11）的形成红移估计为 z_form ≈ 1.7，而低质量星系的 z_form ≈ 1.0。
• 由D4000_n和Hδ_A分别估算的z_form值之间的一致性，为星系形成中的‘下垂’情景提供了强有力支持。
• D4000_n和Hδ_A随星星质量变化的关系形态在 z ≈ 0.2 到 z ≈ 1.0 之间无显著演化，表明其形成模式在时间上保持稳定。