[論文レビュー] Cookie-cutter halos: the remarkable constancy of the stellar mass function of satellite galaxies at 0.2<z<1.2

Tomer Tal, Ryan Quadri+3 more|arXiv (Cornell University)|May 19, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、0.2 < z < 1.2 の赤方偏移範囲でグループ内の衛星銀河の恒星質量関数を測定するために、深さのある近赤外光度計測に統計的背景差分を適用している。その結果、固定された中心銀河質量に対して衛星質量関数が赤方偏移にほとんど依存しないことが判明し、z ≈ 1.2 まで拡張される普遍的で中心質量駆動の質量分布が存在することが示唆された。

ABSTRACT

We present an observational study of the stellar mass function of satellite galaxies around central galaxies at 0.2<z<1.2. Using statistical background subtraction of contaminating sources we derive satellite stellar mass distributions in four bins of central galaxy mass in three redshift ranges. Our results show that the stellar mass function of satellite galaxies increases with central galaxy mass, and that the distribution of satellite masses at fixed central mass is at most weakly dependent on redshift. We conclude that the average mass distribution of galaxies in groups is remarkably universal even out to z=1.2 and that it can be uniquely characterized by the group central galaxy mass. This further suggests that as central galaxies grow in stellar mass, they do so in tandem with the mass growth of their satellites. Finally, we classify all galaxies as either star forming or quiescent, and derive the mass functions of each subpopulation separately. We find that the mass distribution of both star forming and quiescent satellites show minimal redshift dependence at fixed central mass. However, while the fraction of quiescent satellite galaxies increases rapidly with increasing central galaxy mass, that of star forming satellites decreases.

研究の動機と目的

• 本研究の目的は、宇宙の時間的経過に伴いグループ内における衛星銀河の質量分布がどのように進化するかを理解することにある。
• 本研究では、衛星銀河の恒星質量関数が赤方偏移に依存するのか、それとも主に中心銀河の質量によって支配されているのかを調査する。
• 本研究では、さまざまな赤方偏移および中心銀河質量において、衛星の質量分布が普遍的であるかどうかを特定することを目的としている。
• さらに、星形成中と消灯状態の衛星サブポピュレーションの赤方偏移および質量依存性を検討する。

提案手法

• 著者たちは、直接的なハロー所属割り当てを避けるために、統計的背景差分を用いて中心銀河周辺の衛星銀河を分離している。
• 彼らは、0.15µm から 24µm まで 30 バンドにわたる、UltraVISTA調査の光度計測データを分析している。
• 衛星恒星質量関数は、3 つの赤方偏移範囲（0.2 < z < 0.5、0.5 < z < 0.85、0.85 < z < 1.2）において、中心銀河恒星質量の 4 つの固定されたビンに分けて導出されている。
• この手法は、PSFに合わせた光度計測および SED フィッティングによる恒星質量推定に依存している。
• 観測された分布にフィットさせるために、二重Schechter関数を用いて衛星質量関数をモデル化している。
• 星形成中と消灯状態のサブポピュレーションは、静止フレーム色基準に基づき分類され、それぞれの質量関数が別々に導出されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 固定された中心銀河質量において、衛星銀河の恒星質量関数は赤方偏移によって顕著に変化するのか？
• RQ2 宇宙の時間的経過に伴い、衛星質量関数は中心銀河の質量によって普遍的に決定されるのか？
• RQ3 中心銀河質量に応じて、星形成中と消灯状態の衛星が、衛星の総数および質量密度に占める相対的寄与度はどのように変化するのか？
• RQ4 グループの総恒星質量の何パーセントが衛星に閉じ込められており、これは中心質量にどのように依存するのか？
• RQ5 消灯状態の衛星の質量関数は、星形成中の衛星と比較して、高質量側に強くバイアスされているのか？

主な発見

• 固定された中心銀河質量において、衛星銀河の恒星質量関数は赤方偏移にほとんど依存せず、z ≈ 0.2 から z ≈ 1.2 にかけて顕著な一定性を示している。
• 衛星質量関数は中心銀河質量の増加に強く応じて上昇し、中心銀河とグループ全体の恒星質量の間にはきつい関係があることが確認された。
• 中心銀河の log(M/M⊙) ≈ 10.3 の周囲ではグループあたりの平均衛星数は約 2 であるのに対し、log(M/M⊙) ≈ 11.4 の周囲では 16 を超える。
• 衛星内の恒星質量は、低中心質量ではグループ質量の約 27% にのぼり、最も質量の大きな中心銀河ではほぼ 50% に達する。
• 消灯状態の衛星は、質量関数の高質量端を支配しており、最も質量の大きな中心銀河（log(M/M⊙) ≈ 11.4）の周囲では、衛星の約 46% と、全衛星質量の 65% 以上を占めている。
• 消灯状態の衛星の割合は中心質量の増加に伴い急激に増加する一方、星形成中の衛星の割合は減少するため、質量の大きなグループでは強い環境的消灯が進行していることが示唆された。