中心质量面密度增大对低质量星系 quenching 的启示

我们利用宇宙近红外深场河外星系遗产巡天 (CANDELS) 数据研究在 $0.5 \leq z < 1.5$ 时段低质量星系（恒星质量 $M_* \lesssim 10^{9.5} M_\odot$）中，quenching 与中心 1 kpc 半径内恒星质量面密度 ($\Sigma_1$) 的关系。我们的样本在 $0.5 \leq z < 1.0$ 对低至 $\sim 10^9 M_\odot$ 的质量是完备的。我们在相同红移和 $M_*$ 下比较恒星形成星系 (SFGs) 与 quenched 星系 (QGs) 的平均 $\Sigma_1$。我们发现低质量 QGs 比低质量 SFGs 具有更高的 $\Sigma_1$，类似于 $10^{10} M_\odot$ 以上星系。QGs 与 SFGs 的 $\Sigma_1$ 差异在 $M_* \lesssim 10^{10} M_\odot$ 时随 $M_*$ 略增，在 $M_* \gtrsim 10^{10} M_\odot$ 时随 $M_*$ 减小。该转折质量与 quenching 机制从内部向环境 quenching 转变的质量一致。在 $0.5 \leq z < 1.0$，我们发现无论 $M_*$ 如何，星系的 $\Sigma_1$ 在绿谷（即从恒星形成到完全 quenched 的过渡区）中增加约 0.25 dex。利用文献中观测到的比恒星形成率 (sSFR) 梯度作为约束，我们估计低质量星系的 quenching 时标（即过渡中所花时间）在 $0.5 \leq z < 1.0$ 为数个（$\sim4$）Gyr。负责 quenching 的机制需以由外向内方式逐渐 quenching 恒星形成，即优先停止星系外缘的恒星形成，同时维持其中心恒星形成以增大 $\Sigma_1$。一个有趣且耐人寻味的结果是低质量与大质量星系在绿谷中 $\Sigma_1$ 增长的相似性，这表明内部过程在低质量星系 quenching 中的作用是一个值得进一步研究的问题。