[論文レビュー] Multi-wavelength study of X-ray luminous clusters at z ~ 0.3 I. Star formation activity of cluster galaxies

F. G. Braglia, D. Pierini+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 91被引用数 29

ひとこと要約

本研究は、z ~ 0.3 の X線連星銀河団において、多波長データを用いて星形成活動を調査した。光度測定、分光測定、GALEX FUV像を統合した結果、銀河団の力学的状態（衝突中か、平衡状態のクールコア銀河団か）が、団内銀河の星形成歴に強く相関していることが判明した。衝突中の銀河団 RXCJ 0014.3-3022 では、フィラメント構造に沿って星形成活動が強化されている一方、平衡状態の銀河団 RXCJ 2308.3-0211 では、外縁部でさえも主に消極的（passive）な銀河が占めている。

ABSTRACT

The current paradigm of cosmic formation and evolution of galaxy clusters foresees growth mostly through merging. Galaxies in the infall region or in the core of a cluster undergo transformations owing to different environmental stresses. For two X-ray luminous clusters at redshift z ~ 0.3 with opposite X-ray morphologies, RXCJ0014.3-3022 and RXCJ2308.3-0211, we assess differences in galaxy populations as a function of cluster topography. Cluster large-scale structure and substructure are determined from the combined photometry in the B, V, and R bands, and from multi-object optical spectroscopy at low resolution. A spectral index analysis is performed, based on the [OII] and Hdelta features, and the D4000 break, available for more than 100 member galaxies per cluster. Combination of spectral indices and FUV-optical colours provides a picture of the star formation history in galaxies. In spite of the potential presence of a small fraction of galaxies with obscured star formation activity, the average star-formation history of cluster members is found to depend on cluster-centric distance and on substructure. There is a sharp increase in star formation activity along two well-defined filamentary structures of the merging cluster RXCJ0014.3-3022, out to its virial radius and beyond, produced by luminous (L ~ L*) and sub-L* galaxies. Conversely, the regular cool-core cluster RXCJ2308.3-0211 mostly hosts galaxies which either populate the red sequence or are becoming passive. These results suggest the existence of a correspondence between assembly state and overall age of the stellar populations of galaxies inside the virialized region and in the surrounding large scale structure of massive clusters at z ~ 0.3. (Abridged)

研究の動機と目的

• z ~ 0.3 の X線連星銀河団2つにおける、銀河の星形成活動が団中心距離および準位構造にどのように依存するかを調査すること。
• 銀河団の力学的状態（衝突中 vs. 平衡状態）が、団内銀河の星形成歴に与える影響を特定すること。
• 大規模構造およびフィラメント状吸着が、質量の大きな銀河団における銀河集団の構造をどのように形作るかを評価すること。
• 光学および FUV 光度測定と分光的インデックスを併用して、最近の星形成および遮蔽された活動を追跡すること。
• 銀河団の集積歴と、団銀河の星形成物質の平均年齢との間に相関があることを確立すること。

提案手法

• 各銀河団の100個以上のメンバー銀河に対して、B、V、Rバンドのマルチオブジェクト分光測定を実施し、赤方偏移および分光的インデックスを決定した。
• BVR 光度測定から、赤方偏移と静止フレーム (B-R) 色を計算し、銀河の過密度および準位構造をマッピングした。
• 分光的インデックス（[O II] λ3727 の等価幅、Hδλ4102 の等価幅、D4000の深さ）を測定し、星形成歴を推定した。
• GALEX アーカイブから、遠紫外（FUV）光度測定を取得し、最近の星形成および遮蔽された活動を検出した。
• (B-R)–R 色–等級図および過密度マップを構築し、赤系列およびフィラメント構造を特定した。
• 両銀河団の準位領域および大規模環境における銀河集団を比較し、環境依存性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ~ 0.3 の X線連星銀河団において、銀河団中心からの距離に応じて、銀河の星形成活動はどのように変化するか？
• RQ2 銀河団の準位構造および大規模なフィラメント状構造が、銀河の星形成をどのように調節するか？
• RQ3 銀河団の力学的状態（衝突中 vs. 平衡状態）は、団内銀河の星形成歴とどのように相関するか？
• RQ4 L_R ≥ L_R^* および sub-L_⋆ の銀河は、銀河団環境において星形成活動でどのように異なるか？
• RQ5 銀河団銀河に遮蔽された星形成の証拠はあるか、そしてそれは銀河団の形態に応じてどのように変化するか？

主な発見

• 両銀河団の核領域には、古くから消極的進化を遂げた星形成物質が支配する銀河が存在し、(B-R)–R 色–等級図に明確な赤系列が形成されている。
• 衝突中の銀河団 RXCJ 0014.3-3022 では、2本のフィラメント構造に沿って、団の半径 R_200 を超える領域まで星形成活動が急激に増加しており、主に明るい銀河および sub-L_⋆ 銀河で観測されている。
• 平衡状態のクールコア銀河団 RXCJ 2308.3-0211 では、明るい銀河の大部分が消極的または静止状態に近いが、sub-L_⋆ 銀河にのみ顕著な星形成活動が観測されている。
• 分光的インデックス（D4000、[O II]、Hδ）および FUV–光学色から、銀河の星形成歴が、銀河団中心からの距離および銀河団の力学的状態に強く依存していることが確認された。
• RXCJ 0014.3-3022 の大規模環境は依然として活発で、フィラメント構造が星形成を強化しているが、RXCJ 2308.3-0211 は消極的または静止状態の銀河が支配する領域に位置している。
• 結果は、赤系列の内側から外側への構築と直接的な関連があり、z ~ 0.3 における銀河団の集積歴と、メンバー銀河の平均星形成活動との間に明確な関連があることを支持している。