[論文レビュー] Galaxy interactions in different environments: An analysis of galaxy pairs from the SDSS

Apashanka Das, Biswajit Pandey+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2021

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、SDSSの銀河対を用いて、相互作用と環境が星形成および色に与える共同的影響を調査する。主な相互作用は低密度環境では星形成を増強するが、高密度領域では抑制する。一方、微小な相互作用は、環境にかかわらず明るい銀河で常に星形成を抑制する。これは、質量、相互作用の種別、および宇宙の網目的構造が、銀河の二重性を駆動する複雑な相互作用を示している。

ABSTRACT

We analyze the galaxy pairs in a volume limited sample ($M_r \leq -21$) from the SDSS to study the effects of galaxy interactions on the star formation rate and colour of galaxies in different environments. We study the star formation rate and colour of the paired galaxies as a function of projected separation and compare the results with their control samples matched in stellar mass, redshift and local density. We find that the major interactions significantly enhance the star formation rate in paired galaxies and turn them bluer with decreasing pair separation within $30$ kpc. The impact of tidal interactions on star formation rate and colour are more significant in the heavier members of the major pairs. The star formation enhancement in major pairs is significantly higher at the low-density environments, where the influence can extend up to $\sim 100$ kpc. Contrarily, the major pairs at high-density environments show suppression in their star formation. Depending on the embedding environments, the major interactions in the intrinsically brighter galaxy pairs can thus enhance or quench star formation. We find that the minor pairs at both low-density and high-density environments are significantly less star-forming and redder than their control galaxies. It indicates that the minor interactions in intrinsically brighter galaxy pairs always suppress the star formation irrespective of their environment. The lighter members in these minor pairs show a greater susceptibility to suppressed star formation. Our results imply that both the major and minor interactions can contribute to the observed bimodality. We conclude that the galaxy evolution is determined by a complex interplay between the galaxy properties, galaxy interactions, and environment.

研究の動機と目的

• 異なる宇宙的環境において、銀河の相互作用が星形成および色に与える影響を理解すること。
• 星形成率（SFR）および銀河の色に及ぼす、相互作用の種別（主な対比 vs. 微小な対比）と環境密度の影響を分離すること。
• 潮汐的相互作用が、銀河の質量、明るさ、および局所的密度に応じて星形成を増強または抑制するかどうかを調査すること。
• 銀河の相互作用が観測された銀河の色とSFRの二重性を駆動する役割を評価すること。
• 系統的バイアスを最小限に抑えるために、星形成量、赤方偏移、および局所的密度でマッチングされた制御サンプルと比較して、相互作用のある銀河を分析すること。

提案手法

• SDSSから、Mr ≤ -21の体積限界サンプルを用い、完全性を保証する。
• 投影距離と速度差に基づいて銀河対を特定し、30 kpc以内の対を選別する。
• 相互作用の影響を分離するために、星形成量、赤方偏移、および局所的密度でマッチングされた制御サンプルを構築する。
• SFRと色（g-r）を、投影距離および環境（低密度対比・高密度対比）の関数として分析する。
• 質量比 ≤ 3 を主な対比、質量比 > 3 を微小な対比として分類し、相互作用の結果を比較する。
• 異なる環境において、対の銀河とその制御サンプルとの間でSFRおよび色の分布を比較する統計的検定を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河対の星形成率は投影距離とともにどのように変化し、これは環境に依存するか？
• RQ2 低密度環境と高密度環境において、主な相互作用が銀河の色とSFRに与える影響は何か？
• RQ3 内在的に明るい対における微小な相互作用は、星形成にどのように影響し、環境密度に依存するか？
• RQ4 相互作用に起因する効果が、観測された銀河の色とSFRの二重性にどの程度寄与しているか？
• RQ5 対におけるより質量の大きなメンバーとより質量の小さいメンバーの、潮汐的相互作用への反応の違いは何か？

主な発見

• 主な相互作用は、30 kpc以内の距離で星形成率を顕著に増加させ、特に質量の大きなメンバーで青色に近づける。
• 低密度環境では、主な相互作用による星形成の増加が約100 kpcまで及び、長距離の潮汐的影響を示している。
• 高密度環境では、主な相互作用が星形成を抑制する。これは、環境に起因する星形成抑制機構が支配的であることを示唆する。
• 明るい銀河対における微小な相互作用は、環境にかかわらず常に星形成を抑制し、銀河を赤くする。軽いメンバーでは、より顕著な抑制が見られる。
• 微小な対におけるより質量の大きなメンバーは、質量による星形成抑制またはガスの剥ぎ取りによって星形成を抑制し、その結果、質量の小さい同伴に影響を与える可能性がある。
• 相互作用の種別、銀河の質量、および環境の組み合わせによる効果が、観測された銀河の色とSFRの二重性を説明しており、増強と抑制の両方が重要な役割を果たしている。