利用暗能量巡天科学验证数据研究 $z=1$ 以来星系光度函数与恒星质量函数的演化

我们展示了由暗能量巡天 (DES) 开展的首次关于星系光度函数和恒星质量函数 (GLF 和 GSMF) 演化的研究。我们描述了从科学验证图像中选择的 COMMODORE 星系目录。该目录包含约 $\sim 4\times 10^{6}$ 个星系，红移范围为 $0<z\lesssim1.3$，覆盖天区面积约 $\sim155\ {\rm sq. \ deg}$，${\it i}$ 波段极限星等为 ${\it i}=23\ {\rm mag}$。这些特征对于星系目录来说是前所未有的，使我们能够利用同一统计丰富的数据集，在无宇宙方差效应影响的情况下，均一地研究 $0<z<1$ 范围内 GLF 和 GSMF 的演化。本研究旨在实现两个目标：i) 测试我们基于光度红移概率密度函数的方法，并与基于光谱红移的文献结果进行对比；ii) 阐明星系在宇宙时间内如何构建其质量。我们发现，在 $z<0.2$ 时，${\it i}$ 波段星系光度函数和恒星质量函数均呈现双 Schechter 形状。这两个函数与基于光谱红移的结果吻合良好。DES GSMF 与 GAlaxy Mass Assembly 和 PRism MUlti-object Survey 测量的结果尤其一致，范围延伸至 $z\sim1$。在 $0.2<z<1$ 范围内，我们发现 ${\it i}$ 波段光度密度和恒星质量密度分别随 $z$ 保持恒定 ($\rho_{\rm L}\propto (1+z)^{-0.12\pm0.11}$) 和下降 ($\rho_{\rm Mstar}\propto (1+z)^{-0.5\pm0.1}$)。这表明，虽然在较高红移处星系的恒星质量较少，但由于其恒星种群更年轻且更亮，其光度并未发生显著变化。最后，我们还发现了 GSMF 存在自上而下、依赖质量的演化证据。