Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program: A Mass-dependent Slope of the Galaxy Size−Mass Relation at z < 1

Abstract

Abstract We present the galaxy size−mass ( R e – M * ) distributions using a stellar mass complete sample of ∼1.5 million galaxies, covering ∼100 deg 2 , with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>log</mml:mi> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>*</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="true">/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> <mml:mo>&gt;</mml:mo> <mml:mn>10.2</mml:mn> <mml:mspace width="0.50em"/> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mn>9.2</mml:mn> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:math> over the redshift range 0.2 &lt; z &lt; 1.0 ( z &lt; 0.6) from the second public data release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program. We confirm that, at fixed redshift and stellar mass over the range of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>log</mml:mi> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>*</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="true">/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>11</mml:mn> </mml:math> , star-forming galaxies are on average larger than quiescent galaxies. The large sample of galaxies with accurate size measurements, thanks to the excellent imaging quality, also enables us to demonstrate that the R e – M * relations of both populations have a form of a broken power law, with a clear change of slopes at a pivot stellar mass M p . For quiescent galaxies, below an (evolving) pivot mass of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>log</mml:mi> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>p</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="true">/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>10.2</mml:mn> <mml:mo>–</mml:mo> <mml:mn>10.6</mml:mn> </mml:math> , the relation follows <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>∝</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>∗</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>0.1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> ; above M p the relation is steeper and follows <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>∝</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>*</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>0.6</mml:mn> <mml:mo>–</mml:mo> <mml:mn>0.7</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> . For star-forming galaxies, below <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>log</mml:mi> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>p</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="true">/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:mn>10.7</mml:mn> </mml:math>