[論文レビュー] Morphological Segregation in the Surroundings of Cosmic Voids

E. Ricciardelli, A. Cava+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 8

ひとこと要約

本研究はスローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）データリリース7を用いて、宇宙空洞周辺の銀河の形態を調査し、空洞内の銀河は平均密度領域の銀河よりも形態的に遅いタイプであることを明らかにした。これは星の質量に依存しない顕著な環境効果を示しており、より大きな空洞では2 Rvoidまで遅いタイプおよび星形成銀河の割合が高くなる。これは空洞のサイズが銀河の進化に影響を与えることを示唆している。

ABSTRACT

We explore the morphology of galaxies living in the proximity of cosmic voids, using a sample of voids identified in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7. At all stellar masses, void galaxies exhibit morphologies of a later type than galaxies in a control sample, which represent galaxies in an average density environment. We interpret this trend as a pure environmental effect, independent of the mass bias, due to a slower galaxy build-up in the rarefied regions of voids. We confirm previous findings about a clear segregation in galaxy morphology, with galaxies of a later type being found at smaller void-centric distances with respect to the early-type galaxies. We also show, for the first time, that the radius of the void has an impact on the evolutionary history of the galaxies that live within it or in its surroundings. In fact, an enhanced fraction of late-type galaxies is found in the proximity of voids larger than the median void radius. Likewise, an excess of early-type galaxies is observed within or around voids of a smaller size. A significant difference in galaxy properties in voids of different sizes is observed up to 2 Rvoid, which we define as the region of influence of voids. The significance of this difference is greater than 3sigma for all the volume-complete samples considered here. The fraction of star-forming galaxies shows the same behavior as the late-type galaxies, but no significant difference in stellar mass is observed in the proximity of voids of different sizes.

研究の動機と目的

• 宇宙空洞の周囲における銀河の形態が平均密度領域とどのように異なるかを調査すること。
• 空洞のサイズが、空洞内またはその周囲の銀河の形態的および星形成特性に与える影響を特定すること。
• 低密度領域における銀河進化の質量依存的バイアスから環境的要因を分離すること。
• 空洞の影響範囲を、形態的分離が顕著であるとされる2 Rvoidまでとして定量化すること。

提案手法

• スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）データリリース7の銀河分布から宇宙空洞を同定した。
• 星の質量を制御変数として用い、銀河を形態的タイプ（初期型対遅いタイプ）および星形成活動で分類した。
• 環境的要因を分離するために、空洞環境の銀河集団と平均密度領域のコントロールサンプルを比較した。
• 空洞のサイズ（中央値半径より大きい・小さい）で分割し、銀河の形態および星形成の違いを分析した。
• 影響範囲を2 Rvoidまでと定義し、この範囲内での銀河割合の差の統計的有意性を評価した。
• ボリューム完全サンプルを用いて妥当性を確保し、有意性検定（p < 0.001 で3σ以上）を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 宇宙空洞の周囲に位置する銀河は、平均密度領域の銀河と比べて異なる形態的タイプを示すか？
• RQ2 空洞における形態的分離は星の質量に依存せず、純粋な環境的要因によるものか？
• RQ3 宇宙空洞のサイズが、その周囲の遅いタイプおよび星形成銀河の割合にどのように影響するか？
• RQ4 形態的差が顕著であるとされる、空洞の影響範囲（2 Rvoidまで）はどの程度か？
• RQ5 星の質量を制御した後でも、異なるサイズの空洞における銀河特性に顕著な差が認められるか？

主な発見

• 星の質量に依存しない形で、宇宙空洞の周囲に位置する銀河は平均密度領域の銀河よりも形態的に遅いタイプである。これは純粋な環境的要因を示唆している。
• 中央値半径より大きな空洞の周囲では、2 Rvoidまでに顕著な遅いタイプ銀河の過剰が観測された。
• 逆に、中央値半径未満の小さな空洞では、周囲に初期型銀河の割合が高まっている。
• すべてのボリューム完全サンプルにおいて、大きな空洞と小さな空洞の銀河の形態的差は3σ以上で統計的に有意であった。
• 星形成銀河の割合も、遅いタイプ銀河と同様の傾向を示し、より大きな空洞の周囲で多く観測された。
• さまざまなサイズの空洞の周囲では星の質量分布に顕著な差が認められず、形態的分離が質量バイアスによって駆動されているわけではないことが確認された。