The evolution of the galaxy stellar mass function from Z~2 to Z~5

Abstract

La Función de Masa Estelar de Galaxias (GSMF) es una herramienta muy importante para estudiar la evolución de galaxias a través del tiempo. Corresponde a una medición de la densidad de número de galaxias por rango de masas. Su forma es afectada directamente por los procesos físicos que regulan la formación estelar en las galaxias, lo que la convierte en un excelente medio para seleccionar modelos de evolución. Sin embargo, la construcción de la GSMF típicamente se lleva a cabo usando métodos de selección diferentes a distintas etapas del universo (z 6 3 y z > 4), lo que dificulta el estudio de la evolución de su forma. Por otro lado, obtener estimaciones de masa confiables se hace difícil a alto redshift, donde la señal a ruido en las observaciones del óptico (en sistema de referencia en reposo) es menor y los efectos de la contribución de la emisión nebular no han sido observados directamente. En este trabajo presentamos nuevas estimaciones de la Función de Masa Estelar de Galaxias desde z ∼ 2 a z ∼ 5 realizando una selección homogénea de fuentes en todo este rango mediante criterios de color-color. Utilizando fotometría de gran profundidad de HST y aprovechando las observaciones más profundas realizadas con el telescopio espacial Spitzer del programa GREATS (PI: Labbé; Stefanon et al. 2019, in prep.), determinamos la masa estelar para una muestra de ∼ 16000 galaxias, extendiendo nuestro límite de detección a M∗ ∼ 107M . Nuestras GSMF fueron creadas transformando las Funciones de Luminosidad en el UV de Bouwens et al. (2019, in prep) y usando relaciones log10(M∗)–MUV obtenidas de nuestras observaciones a cada redshift. Observamos que existe una relación notoria entre la masa estelar y la magnitud absoluta en el UV para todos los redshifts de este estudio. Nuestros modelos lineales muestran una evolución en la normalización de estas relaciones, mientras que la pendiente en ellas parece mantenerse. De nuestro estudio de la dispersión intrínseca de esta relación encontramos que esta se mantiene constante para nuestras muestras a z ∼ 2, 3 y 4 pero luego decrece a z = 5. Luego de parametrizar nuestras GSMF usando funciones de Schechter estudiamos la evolución de sus parámetros poniendo énfasis en la evolución de α, la pendiente del extremo de baja masa. Encontramos una evolución tanto en la normalización de nuestras GSMFs, Φ ∗ , como en la pendiente, α, disminuyendo con el redshift. La masa característica de nuestros modelos, por el contrario, no presenta una clara evolución. También calculamos la densidad de masa estelar resultante de nuestras GSMF y encontramos un aumento de esta desde z ∼ 5 a z ∼ 2. Al comparar nuestros resultados con las predicciones provenientes de la evolución de la densidad de la tasa de formación estelar (SFRD), nuestras estimaciones son consistentes con las predicciones de Madau and Dickinson (2014) a z ∼ 4 y 5, pero discrepan a z ∼ 2 y 3, siendo más bajas que lo predicho.