[論文レビュー] Are Halo and Galaxy Formation Histories Correlated?

Jeremy L. Tinker, Andrew Wetzel+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2011

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 25

ひとこと要約

本研究は、SDSSデータとN体シミュレーションを用いて、銀河形成歴とダークマターハロー形成歴の相関を調査する。低質量中心銀河では、クエンチングがハロー集積バイアスと相関しないことが判明し、強い集積バイアス予測と矛盾する。一方、全般的なクエンチング-環境相関は、密集した環境におけるハロー質量関数の変動によって主に駆動されている。

ABSTRACT

The properties of dark matter halos, including mass growth, correlate with larger scale environment at fixed mass, an effect known as assembly bias. However, whether this environmental dependence manifests itself in galaxy properties remains unclear. We apply a group-finding algorithm to DR7 of the SDSS to estimate the halo mass of each galaxy and to decompose galaxies into those that exist at the centers of distinct halos and those that orbit as satellites within larger halos. Using the 4000-A break as a measure of star formation history, we examine the correlation between the quenched fraction of galaxies, f_q, and large-scale environment, rho. At all galaxy magnitudes, there is a positive, monotonic relationship between f_q and rho. We use the group catalog to decompose this correlation into the contribution from central and satellite galaxies as a function of halo mass. Because satellites are more likely to be quenched than central galaxies, the observed f_q-rho correlation is primarily due to variations of the halo mass function with environment, which causes a larger fraction of satellite galaxies at high rho. For low-mass central galaxies (Mgal

研究の動機と目的

• 固定されたハロー質量における銀河クエンチング（星形成停止）がダークマターハロー形成歴と相関するかどうかを特定すること。
• 観測されたクエンチング-環境相関に寄与するハロー質量関数と固有の銀河-ハロー性質の寄与を分離すること。
• ハロー内での集積バイアス（形成歴が固定質量における性質に影響する）が、銀河性質にまで及ぶかどうかをテストすること。
• 強い集積バイアスが示唆するように、低質量中心銀河がより古いハローに存在するかどうかを評価すること。
• モックシミュレーションを用いて、グループ発見アルゴリズムのバイアスを補正し、クエンチング率の測定値を補正すること。

提案手法

• SDSSデータリリース7にグループ発見アルゴリズムを適用し、銀河をハローに割り当て、中心銀河または衛星銀河として分類した。
• 星形成歴の代理指標として4000 Åブレークを用い、クエンチド・フェクション $f_{\rm Q}$ を測定した。
• 大規模環境を10 $h^{-1}$ Mpcスケールでの局所的銀河過密度として定義し、ハロー質量の影響と分離した。
• 銀河の明るさを割り当てるためのアバンドンマッチングを用いた高解像度 $N$-体シミュレーションを用い、グループ発見バイアスを模擬した。
• 純度と完全性の指標を用いて、誤分類されたグループからの内在的クエンチド・フェクションを回復するための統計的補正式（式11～15）を開発した。
• 観測された $f_{\rm Q}$ におけるバイアスをテストするため、モックカタログで衛星と中心銀河に意図的にクエンチングを割り当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測された銀河クエンチングと大規模環境との相関は、ハロー質量の影響か、それとも固有の銀河-ハロー形成歴の影響か？
• RQ2 ダークマターハロー内での集積バイアス（形成歴が固定質量における性質に影響する）が、低質量中心銀河のクエンチングに現れるか？
• RQ3 強い集積バイアスが予測するように、古く、クエンチドの低質量中心銀河は、古く、ゆっくりと形成されたハローに偏って存在するか？
• RQ4 グループ発見アルゴリズムによる誤分類が、中心銀河および衛星の観測クエンチド・フェクションにどの程度バイアスをもたらすか？
• RQ5 固定されたハロー質量および銀河明るさにおける、中心銀河のクエンチド・フェクションと環境の相関はどの程度か？

主な発見

• 固定されたハロー質量において、低質量中心銀河（$M_* \leq 10^{10.0} M_\bigodot/h^2$）では、クエンチド・フェクションと大規模環境との間に相関が認められず、強い集積バイアスの予測と矛盾する。
• 高質量中心銀河では、$f_{\rm Q}$ と環境との間に弱いが正の相関が認められ、やや強い環境依存性が示唆される。
• 全般的な $f_{\rm Q}$–$\rho$ 相関は、ハロー質量関数の環境依存性によって主に駆動されており、密集した領域における衛星銀河の割合の増加に起因する。
• 固定された $M_*$ におけるクエンチド中心銀河の平均星形成年齢は環境に依存しないが、低質量ハローの形成時期には顕著なばらつきが認められ、銀河とハローの形成歴が分離していることが示唆される。
• グループ発見アルゴリズムにより、観測された衛星のクエンチド・フェクションに10%以上のバイアスが生じるが、純度と完全性パラメータを用いた統計的補正（式13～15）により、内在的値が回復される。
• シミュレーションにより、最近の銀河成長が最近のハロー成長と相関する場合、低質量中心銀河における相関の欠如は、そのクエンチングがハロー形成歴に結びついていないことを示唆する。