We explore the simple inter-relationships between mass, star formation rate, and environment in the SDSS, zCOSMOS, and other deep surveys. We take a purely empirical approach in identifying those features of galaxy evolution that are demanded by the data and then explore the analytic consequences of these. We show that the differential effects of mass and environment are completely separable to z ∼ 1, leading to the idea of two distinct processes of "mass quenching" and "environment quenching." The effect of environment quenching, at fixed over-density, evidently does not change with epoch to z ∼ 1 in zCOSMOS, suggesting that the environment quenching occurs as large-scale structure develops in the universe, probably through the cessation of star formation in 30%–70% of satellite galaxies. In contrast, mass quenching appears to be a more dynamic process, governed by a quenching rate. We show that the observed constancy of the Schechter M* and αs for star-forming galaxies demands that the quenching of galaxies around and above M* must follow a rate that is statistically proportional to their star formation rates (or closely mimic such a dependence). We then postulate that this simple mass-quenching law in fact holds over a much broader range of stellar mass (2 dex) and cosmic time. We show that the combination of these two quenching processes, plus some additional quenching due to merging naturally produces (1) a quasi-static single Schechter mass function for star-forming galaxies with an exponential cutoff at a value M* that is set uniquely by the constant of proportionality between the star formation and mass quenching rates and (2) a double Schechter function for passive galaxies with two components. The dominant component (at high masses) is produced by mass quenching and has exactly the same M* as the star-forming galaxies but a faint end slope that differs by Δαs ∼ 1. The other component is produced by environment effects and has the same M* and αs as the star-forming galaxies but an amplitude that is strongly dependent on environment. Subsequent merging of quenched galaxies will modify these predictions somewhat in the denser environments, mildly increasing M* and making αs slightly more negative. All of these detailed quantitative inter-relationships between the Schechter parameters of the star-forming and passive galaxies, across a broad range of environments, are indeed seen to high accuracy in the SDSS, lending strong support to our simple empirically based model. We find that the amount of post-quenching "dry merging" that could have occurred is quite constrained. Our model gives a prediction for the mass function of the population of transitory objects that are in the process of being quenched. Our simple empirical laws for the cessation of star formation in galaxies also naturally produce the "anti-hierarchical" run of mean age with mass for passive galaxies, as well as the qualitative variation of formation timescale indicated by the relative α-element abundances.

We present accurate photometric redshifts (photo-z) in the 2-deg2 COSMOS field. The redshifts are computed with 30 broad, intermediate, and narrowbands covering the UV (Galaxy Evolution Explorer), visible near-IR (NIR; Subaru, Canada–France–Hawaii Telescope (CFHT), United Kingdom Infrared Telescope, and National Optical Astronomy Observatory), and mid-IR (Spitzer/IRAC). A χ2 template-fitting method (Le Phare) was used and calibrated with large spectroscopic samples from the Very Large Telescope Visible Multi-Object Spectrograph and the Keck Deep Extragalactic Imaging Multi-Object Spectrograph. We develop and implement a new method which accounts for the contributions from emission lines ([O ii], Hβ, Hα, and Lyα) to the spectral energy distributions (SEDs). The treatment of emission lines improves the photo-z accuracy by a factor of 2.5. Comparison of the derived photo-z with 4148 spectroscopic redshifts (i.e., Δz = zs − zp) indicates a dispersion of at i+AB < 22.5, a factor of 2–6 times more accurate than earlier photo-z in the COSMOS, CFHT Legacy Survey, and the Classifying Object by Medium-Band Observations-17 survey fields. At fainter magnitudes i+AB < 24 and z < 1.25, the accuracy is . The deep NIR and Infrared Array Camera coverage enables the photo-z to be extended to z ∼ 2, albeit with a lower accuracy ( at i+AB ∼ 24). The redshift distribution of large magnitude-selected samples is derived and the median redshift is found to range from zm = 0.66 at 22 < i+AB < 22.5 to zm = 1.06 at 24.5 < i+AB < 25. At i+AB < 26.0, the multiwavelength COSMOS catalog includes approximately 607,617 objects. The COSMOS-30 photo-z enables the full exploitation of this survey for studies of galaxy and large-scale structure evolution at high redshift.

We present spectroscopic redshifts of a large sample of galaxies with IAB < 22.5 in the COSMOS field, measured from spectra of 10,644 objects that have been obtained in the first two years of observations in the zCOSMOS-bright redshift survey. These include a statistically complete subset of 10,109 objects. The average accuracy of individual redshifts is 110 km s−1, independent of redshift. The reliability of individual redshifts is described by a Confidence Class that has been empirically calibrated through repeat spectroscopic observations of over 600 galaxies. There is very good agreement between spectroscopic and photometric redshifts for the most secure Confidence Classes. For the less secure Confidence Classes, there is a good correspondence between the fraction of objects with a consistent photometric redshift and the spectroscopic repeatability, suggesting that the photometric redshifts can be used to indicate which of the less secure spectroscopic redshifts are likely right and which are probably wrong, and to give an indication of the nature of objects for which we failed to determine a redshift. Using this approach, we can construct a spectroscopic sample that is 99% reliable and which is 88% complete in the sample as a whole, and 95% complete in the redshift range 0.5 < z < 0.8. The luminosity and mass completeness levels of the zCOSMOS-bright sample of galaxies is also discussed.

We present the Galaxy Stellar Mass Function (MF) up to z~1 from the zCOSMOS-bright 10k spectroscopic sample. We investigate the total MF and the contribution of ETGs and LTGs, defined by different criteria (SED, morphology or star formation). We unveil a galaxy bimodality in the global MF, better represented by 2 Schechter functions dominated by ETGs and LTGs, respectively. For the global population we confirm that low-mass galaxies number density increases later and faster than for massive galaxies. We find that the MF evolution at intermediate-low values of Mstar (logM<10.6) is mostly explained by the growth in stellar mass driven by smoothly decreasing star formation activities. The low residual evolution is consistent with ~0.16 merger per galaxy per Gyr (of which fewer than 0.1 are major). We find that ETGs increase in number density with cosmic time faster for decreasing Mstar, with a median "building redshift" increasing with mass, in contrast with hierarchical models. For LTGs we find that the number density of blue or spiral galaxies remains almost constant from z~1. Instead, the most extreme population of active star forming galaxies is rapidly decreasing in number density. We suggest a transformation from blue active spirals of intermediate mass into blue quiescent and successively (1-2 Gyr after) into red passive types. The complete morphological transformation into red spheroidals, required longer time-scales or follows after 1-2 Gyr. A continuous replacement of blue galaxies is expected by low-mass active spirals growing in stellar mass. We estimate that on average ~25% of blue galaxies is transforming into red per Gyr for logM<11. We conclude that the build-up of galaxies and ETGs follows the same downsizing trend with mass as the formation of their stars, converse to the trend predicted by current SAMs. We expect a negligible evolution of the global Galaxy Baryonic MF.

We present new improved constraints on the Hubble parameter H ( z ) in the redshift range 0.15 < z < 1.1, obtained from the differential spectroscopic evolution of early-type galaxies as a function of redshift. We extract a large sample of early-type galaxies ( ∼ 11000) from several spectroscopic surveys, spanning almost 8 billion years of cosmic lookback time (0.15 < z < 1.42). We select the most massive, red elliptical galaxies, passively evolving and without signature of ongoing star formation. Those galaxies can be used as standard cosmic chronometers, as firstly proposed by Jimenez & Loeb (2002), whose differential age evolution as a function of cosmic time directly probes H ( z ). We analyze the 4000 Å break ( D 4000) as a function of redshift, use stellar population synthesis models to theoretically calibrate the dependence of the differential age evolution on the differential D 4000, and estimate the Hubble parameter taking into account both statistical and systematical errors. We provide 8 new measurements of H ( z ) (see table 4), and determine its change in H ( z ) to a precision of 5–12% mapping homogeneously the redshift range up to z ∼ 1.1; for the first time, we place a constraint on H ( z ) at z ≠0 with a precision comparable with the one achieved for the Hubble constant (about 5–6% at z ∼ 0.2), and covered a redshift range (0.5 < z < 0.8) which is crucial to distinguish many different quintessence cosmologies. These measurements have been tested to best match a ΛCDM model, clearly providing a statistically robust indication that the Universe is undergoing an accelerated expansion. This method shows the potentiality to open a new avenue in constrain a variety of alternative cosmologies, especially when future surveys (e.g. Euclid) will open the possibility to extend it up to z ∼ 2.

We present in this paper the general real- and redshift-space clustering properties of galaxies as measured in the first data release of the VIPERS survey. VIPERS is a large redshift survey designed to probe the distant Universe and its large-scale structure at 0.5 < z < 1.2. We describe in this analysis the global properties of the sample and discuss the survey completeness and associated corrections. This sample allows us to measure the galaxy clustering with an unprecedented accuracy at these redshifts. From the redshift-space distortions observed in the galaxy clustering pattern we provide a first measurement of the growth rate of structure at z = 0.8: f\sigma_8 = 0.47 +/- 0.08. This is completely consistent with the predictions of standard cosmological models based on Einstein gravity, although this measurement alone does not discriminate between different gravity models.

We report on the measurement of the physical properties (rest-frame K-band luminosity and total stellar mass) of the hosts of 89 broad-line (type-1) active galactic nuclei (AGNs) detected in the zCOSMOS survey in the redshift range 1 < z < 2.2. The unprecedented multi-wavelength coverage of the survey field allows us to disentangle the emission of the host galaxy from that of the nuclear black hole in their spectral energy distributions (SEDs). We derive an estimate of black hole masses through the analysis of the broad Mg ii emission lines observed in the medium-resolution spectra taken with VIMOS/VLT as part of the zCOSMOS project. We found that, as compared to the local value, the average black hole to host-galaxy mass ratio appears to evolve positively with redshift, with a best-fit evolution of the form , where the large asymmetric systematic errors stem from the uncertainties in the choice of initial mass function, in the calibration of the virial relation used to estimate BH masses and in the mean QSO SED adopted. On the other hand, if we consider the observed rest-frame K-band luminosity, objects tend to be brighter, for a given black hole mass, than those on the local MBH–MK relation. This fact, together with more indirect evidence from the SED fitting itself, suggests that the AGN hosts are likely actively star-forming galaxies. A thorough analysis of observational biases induced by intrinsic scatter in the scaling relations reinforces the conclusion that an evolution of the MBH–M* relation must ensue for actively growing black holes at early times: either its overall normalization, or its intrinsic scatter (or both) appear to increase with redshift. This can be interpreted as signature of either a more rapid growth of supermassive black holes at high redshift, a change of structural properties of AGN hosts at earlier times, or a significant mismatch between the typical growth times of nuclear black holes and host galaxies. In any case, our results provide important clues on the nature of the early co-evolution of black holes and galaxies and challenging tests for models of AGN feedback and self-regulated growth of structures.