[論文レビュー] Galaxy Groups within 3500 km s$^{-1}$

Ehsan Kourkchi, R. Brent Tully|arXiv (Cornell University)|May 23, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、3500 km s⁻¹以内の銀河団を対象に、観測された速度分散、半従属半径、質量の間のスケーリング関係を用いて、ハロー質量関数を制約する。その結果、約10¹² M⊙でハロー数が約3倍減少していることが判明し、Sheth-Tormen予測から逸脱しており、中程度質量のハローが不足していることを示唆している。

ABSTRACT

A study of the group properties of galaxies in our immediate neighborhood provides a singular opportunity to observationally constrain the halo mass function, a fundamental characterization of galaxy formation. Detailed studies of individual groups have provided the coefficients of scaling relations between a proxy for the virial radius, velocity dispersion, and mass that usefully allows groups to be defined over the range $10^{10} - 10^{15}$ $M_\odot$. At a second hierarchical level, associations are defined as regions around collapsed halos extending to the zero velocity surface at the decoupling from cosmic expansion. The most remarkable result of the study emerges from the construction of the halo mass function from the sample. At $\sim10^{12}$ $M_\odot$ there is a jog from the expectation Sheth-Tormen function, such that halo counts drop by a factor $\sim 3$ in all lower mass bins.

研究の動機と目的

• 局所宇宙における観測された銀河団の性質を用いて、ハロー質量関数を制約すること。
• Sheth-Tormenハロー質量関数の予測を、近隣銀河団からの観測データと照らし合わせて検証すること。
• 特に10¹² M⊙付近の中程度質量領域におけるハロー数の乖離を定量化すること。
• ゼロ速度面を用いて銀河関連を定義し、崩壊したハロー領域を特定すること。
• 団レベルのハロー特徴付けのための速度分散、半従属半径、質量の間のスケーリング関係を校正すること。

提案手法

• 3500 km s⁻¹以内の銀河団標本を用い、速度分散を測定し、ハロー質量の代理として半従属半径を推定する。
• 詳細な団研究から導かれたスケーリング関係を応用し、10¹⁰–10¹⁵ M⊙の範囲で質量を推定する。
• 関連をゼロ速度面まで拡大した領域として定義し、崩壊したハローの境界を示す。
• 観測された団分布からハロー質量関数を構築し、Sheth-Tormen理論的モデルと比較する。
• 統計的解析を適用し、特に低質量チャンクにおけるハロー数の乖離を検出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所宇宙における観測されたハロー質量関数は、Sheth-Tormenモデルの予測と一致するか？
• RQ2 理論的期待値と比較して、約10¹² M⊙におけるハロー数の大きさはいかほどか？
• RQ3 局所団標本において、中程度質量のハローに系統的な不足が見られるか？
• RQ4 速度分散と半従属半径のスケーリング関係は、質量関数推定にどのように影響するか？
• RQ5 ゼロ速度面は、崩壊したハロー領域の空間的拡がりをどのように明らかにするか？

主な発見

• ハロー質量が約10¹² M⊙のとき、観測されたハロー数はSheth-Tormen予測と比較して約3倍減少している。
• この不足は、すべての低質量チャンクにわたり観測されており、中程度質量のハローが系統的に不足していることを示している。
• 理論的質量関数からの乖離は、特に約10¹² M⊙で顕著であり、モデルの問題または局所的環境効果の可能性を示唆している。
• 本研究では、速度分散と半従属半径のスケーリング関係が、広い動的範囲における団質量推定に有効であることを確認した。
• ゼロ速度面によって定義された関連は、局所宇宙における崩壊したハロー領域の境界を効果的に特定している。
• 観測されたハロー質量関数は、約10¹² M⊙で明確な「折り返し」を示しており、Sheth-Tormen関数が予測する滑らかな減少とは逸脱している。