早型星系恒星质量—速度弥散关系的宇宙演化

我们利用贝叶斯分层推断形式，研究了大质量（$M_*\gtrsim 3\times 10^{10}\,\mathrm{M_\odot}$）早型星系（ETGs）中心恒星速度弥散 $\sigma_\mathrm{e}$ 与恒星质量 $M_*$ 之间观测相关性的演化，直至红移 $z\approx 2.5$。通过收集最先进文献样本中的ETGs，我们构建了一个采用均匀选择标准的 $fiducial$（基准）样本（$0\lesssim z\lesssim 1$），以及一个均匀性较差的 $extended$（扩展）样本（$0\lesssim z\lesssim 2.5$）。基于基准样本，我们发现 $M_*$-$\sigma_\mathrm{e}$ 关系可很好地表示为 $\sigma_\mathrm{e}\propto M_*^{\beta}(1+z)^{\zeta}$，其中 $\beta\simeq 0.18$ 与红移无关，$\zeta\simeq 0.4$（在给定 $M_*$ 下，$\sigma_\mathrm{e}$ 随 $z$ 减小而减小，例如从 $z=1$ 到 $z=0$ 减小约 $1.3$ 倍）。当允许斜率 $\beta$ 演化时，我们发现其随红移增大：$\beta(z)\simeq 0.16+0.26\log(1+z)$ 与常数 $\beta\simeq 0.18$ 同样能描述数据。$M_*$-$\sigma_\mathrm{e}$ 关系在给定 $M_*$ 下 $\sigma_\mathrm{e}$ 的内禀散度为 $\simeq0.08$ dex，与红移无关。我们的结果表明，平均而言，大质量（$M_*\gtrsim 3\times 10^{11}\,M_\odot$）$individual$（单个）ETGs的速度弥散随时间减小，同时它们从 $z\approx 1$ 演化到 $z\approx 0$。对扩展样本的分析得出与基准样本相似的结果，当 $\beta$ 随时间变化时，归一化的红移依赖性略强（$\zeta\simeq 0.5$），斜率的红移依赖性较弱（${\rm d} \beta/{\rm d} \log (1+z)\simeq 0.18$）。在 $z=2$ 时，具有 $M_*\approx 10^{11}\,M_\odot$ 的ETGs平均比 $z=0$ 时相似恒星质量的ETGs具有约 $1.7$ 倍更高的 $\sigma_\mathrm{e}$。