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PHIBSS2: survey design and z = 0.5 – 0.8 results

Authors :
Freundlich, J.
Combes, F.
Tacconi, L.
Genzel, R.
García-Burillo, S.
Neri, R.
Contini, T.
Bolatto, A.
Lilly, S.
Salomé, P.
Bicalho, I.
Boissier, J.
Boone, F.
Bouché, N.
Bournaud, F.
Burkert, A.
Carollo, M.
Cooper, M.
Cox, P.
Feruglio, C.
Schreiber, N
Juneau, S.
Lippa, M.
Lutz, D.
Naab, T.
Renzini, A.
Saintonge, A.
Sternberg, A.
Walter, F.
Weiner, B.
Weiß, A.
Wuyts, S.
Racah Institute of Physics
The Hebrew University of Jerusalem (HUJ)
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112))
Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Chaire Galaxies et cosmologie
Collège de France (CdF (institution))
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE)
Max-Planck-Gesellschaft
Observatorio Astronómico Nacional (OAN)
oan
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Department of Astronomy [College Park]
University of Maryland [College Park]
University of Maryland System-University of Maryland System
AUTRES
Biologie et écologie tropicale et méditerranéenne [2007-2010] (BETM)
Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2 )
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Sherbrooke (UdeS)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL)
École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Département d'Astrophysique (ex SAP) (DAP)
Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Institute for Astronomy [Zürich]
Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
Institut de RadioAstronomie Millimétrique (IRAM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Universitätssternwarte der Ludwig-Maximiliansuniversität
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE)
Institut of Physics - Riga
Latvian Academy of Sciences
Steward observatory
University of Arizona
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Collège de France - Chaire Galaxies et cosmologie
Observatorio Astronomico Nacional, Madrid
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université de Sherbrooke (UdeS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Observatorio Astronomico Nacional [Madrid] (OAN)
Instituto Geografico Nacional (IGN)
Laboratoire Astrophysique de Toulouse-Tarbes (LATT)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Interactions Hôtes-Pathogènes-Environnements (IHPE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)
Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT)
Université de Sherbrooke [Sherbrooke]
Ludwig-Maximiliansuniversität
Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich)
University of São Paulo
INAF - Osservatorio Astronomico di Roma (OAR)
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Biologie et écologie tropicale et méditerranéenne (BETM)
Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2)
Université de Sherbrooke [Sherbrooke]-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Source :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 622, pp.A105. ⟨10.1051/0004-6361/201732223⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 622, pp.A105. ⟨10.1051/0004-6361/201732223⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; Following the success of the Plateau de Bure high-z Blue Sequence Survey (PHIBSS), we present the PHIBSS2 legacy program, a survey of the molecular gas properties of star-forming galaxies on and around the star-formation main sequence (MS) at different redshifts using IRAM's NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA). This survey significantly extends the existing sample of star-forming galaxies with CO molecular gas measurements, probing the peak epoch of star formation (z = 1 − 1.6) as well as its building-up (z = 2 − 3) and winding-down (z = 0.5 − 0.8) phases. The targets are drawn from the well-studied GOODS, COSMOS, and AEGIS cosmological deep fields and uniformly sample the MS in the stellar mass (M)-star formation rate (SFR) plane with log(M /M) = 10 − 11.8 and SFR = 3.5 − 500 M yr −1 without morphological selection, thus providing a statistically meaningful census of star-forming galaxies at different epochs. We describe the survey strategy and sample selection before focusing on the results obtained at redshift z = 0.5 − 0.8, where we report 60 CO(2-1) detections out of 61 targets. We determine molecular gas masses between 2 × 10 9 and 5 × 10 10 M and separately obtain disc sizes and bulge-to-total (B/T) luminosity ratios from HST I-band images. The median molecular gas-to-stellar mass ratio µ gas = 0.28 ± 0.04, gas fraction f gas = 0.22 ± 0.02, and depletion time t depl = 0.84 ± 0.07 Gyr as well as their dependence with stellar mass and offset from the MS follow published scaling relations for a much larger sample of galaxies spanning a significantly wider range of redshifts, the cosmic evolution of the SFR being mainly driven by that of the molecular gas fraction. The galaxy-averaged molecular Kennicutt-Schmidt (KS) relation between molecular gas and SFR surface densities is strikingly linear, pointing towards similar star formation timescales within galaxies at any given epoch. In terms of morphology, the molecular gas content, the SFR, the disc stellar mass, and the disc molecular gas fraction do not seem to correlate with B/T and the stellar surface density, which suggests an ongoing supply of fresh molecular gas to compensate for the build-up of the bulge. Our measurements do not yield any significant variation of the depletion time with B/T and hence no strong evidence for morphological quenching within the scatter of the MS.

Details

Language :
English
ISSN :
00046361
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 622, pp.A105. ⟨10.1051/0004-6361/201732223⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 622, pp.A105. ⟨10.1051/0004-6361/201732223⟩
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..ab5e37a641459e6efc1ed11523ae4c2d