[論文レビュー] Fossil Groups in the Millennium Simulation: Their environment and its evolution

Eugenia Díaz-Giménez, Ariel Zandivarez+4 more|Scientific Electronic Library Online (São Paulo Research Foundation, Latin American and Caribbean Center on Health Sciences Information, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico)|Dec 28, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 36被引用数 10

ひとこと要約

本研究ではミレニアム・シミュレーションを用いて、化石銀河団と通常の銀河団を分析し、化石系がより早く形成され、質量や形成時刻を補正しても、~2.5 rvir の付近に明確な局所的密度の隆起が見られることを明らかにした。これは、早期の集積に加えて、環境要因が化石系形成に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。

ABSTRACT

Fossil systems are defined to be X-ray bright galaxy groups with a 2-magnitude difference between their two brightest galaxies within half the projected virial radius,and represent an interesting extreme of the population of galaxy agglomerations.However,the physical conditions and processes leading to their formation are still poorly constrained.We compare the outskirts of fossil systems with that of normal groups to understand whether environmental conditions play a significant role in their formation.We study galaxy groups in both,numerical simulations and observations.We use a variety of statistical tools including the spatial cross-correlation function and the local density parameter Δ_5 to probe differences in the density and structure of the environments of normal and fossil systems in the Millennium simulation.We find that the number density of galaxies surrounding fossil systems evolves from greater than that observed around normal systems at z=0.69, to lower than the normal systems by z=0.Both fossil and normal systems exhibit an increment in their otherwise radially declining local density measure (Δ_5) at distances of order 2.5r_{vir} from the system centre.We show that this increment is more noticeable for fossil systems than normal systems and demonstrate that this difference is linked to the earlier formation epoch of fossil groups.Despite the importance of the assembly time, we show that the environment is different for fossil and non-fossil systems with similar masses and formation times along their evolution.We also confirm that the physical characteristics identified in the Millennium simulation can also be detected in SDSS observations.Our results confirm the commonly held belief that fossil systems assembled earlier than normal systems but also show that the surroundings of fossil groups could be responsible for the formation of their large magnitude gap.

研究の動機と目的

• 環境的条件が早期集積以外の要因として化石団形成に寄与するかどうかを調査すること。
• 宇宙論的シミュレーションにおいて、化石団と通常の銀河団の大規模および局所的環境を比較すること。
• 観測された明確な等級差が、単に早期形成によるものか、それとも固有の環境的差異によるものかを評価すること。
• SDSSの観測データを用いてシミュレーション結果を検証し、環境的特徴の検出可能性を確認すること。
• 統計的手法を用いて、質量と形成時刻が一致する場合でも、z=0における環境的構造に基づいて化石系を識別できるかを検討すること。

提案手法

• 空間的相互相関関数を用いて、化石団と通常の団の間の銀河クラスタリングの差を定量化する。
• 局所的密度パラメータ Δ₅ を用いて、団中心から~5 rvir の範囲における半径方向の密度プロファイルを測定する。
• 赤方偏移スナップショット（z=0.69 から z=0）の時間的変化を追跡し、局所的密度プロファイルの進化を観察する。
• バリアル質量と集積時刻が一致する化石団および通常の団のサブサンプルを構築し、環境的要因の影響を分離する。
• 統計的仮説検定を用いて、形成時刻の影響と固有の環境的差異の影響を分離する。
• シミュレーションによる局所的密度プロファイルを、SDSSから得た4つの化石団と4つの通常の団の投影観測データと比較し、結果の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 質量と形成時刻が類似した通常の団と比較して、化石系は異なる環境に位置しているか？
• RQ2 z=0.69 から z=0 にかけて、化石系の局所的密度プロファイルはどのように変化するのか？また、~2.5 rvir の付近に観測される隆起は、何によって引き起こされるのか？
• RQ3 化石系に見られる局所的密度の増加は、形成時刻の要因か、それとも固有の環境的構造の要因によるものか？
• RQ4 局所的密度プロファイルは、z=0 における銀河系の形成時代を識別する統計的ツールとして機能できるか？
• RQ5 シミュレーションで観測された環境的特徴は、実際の観測データでも検出可能か？

主な発見

• 化石系では、~2.5 rvir の付近に通常の系よりも鋭く、はっきりとした局所的密度の隆起が見られ、全赤方偏移範囲にわたり持続する。
• 局所的密度隆起の振幅は、形成時刻と強く相関しており、質量を補正しても、より早く形成された団ほど大きな隆起を示す。
• バリアル質量と集積時刻が一致する場合でも、化石系は外縁部で通常の団よりも高い局所的密度を示しており、これは固有の環境的差異を示唆している。
• 局所的密度プロファイルの進化から、隆起が赤方偏移が増加するにつれて外側に移動し、振幅が減少することが分かった。これは、銀河が団の外縁部に動的に落下していることを示唆している。
• 相互相関関数の結果から、化石団の周囲で強化されたクラスタリングが、質量や形成時刻によるものではなく、明確な環境的構造に起因していることが確認された。
• SDSSから得た観測された化石団の投影局所的密度プロファイルも、シミュレーションと同様に隆起を示しており、低統計的条件下でもこの特徴が実データで測定可能であることが確認された。