[論文レビュー] RASS-SDSS Galaxy Cluster Survey. VI. The dependence of the cluster SFR on the cluster global properties

P. Popesso, A. Biviano+2 more|ArXiv.org|Sep 4, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 117被引用数 26

ひとこと要約

本研究は、RASS-SDSS調査に含まれる79個の近傍銀河クラスタから得られた、豊度、質量、ドレープ速度分散、X線放射度などのグローバルクラスタ特性が、クラスタ内銀河の星形成率（SFR）に与える影響を調査する。分光的に導かれたSFRと星形成質量の回帰分析および偏相関分析を用いた結果、クラスタのSFRは単位質量または単位銀河あたりのSFRが、質量、ドレープ速度分散、X線放射度を除き、グローバルクラスタ特性に依存しないことが判明した。これは、ラム圧ストリッピングが銀河の色に影響を与える可能性があるものの、SFR効率に影響を与えるとは限らないことを示唆している。

ABSTRACT

Using a subsample of 79 nearby clusters from the RASS-SDSS galaxy cluster catalogue of Popesso et al. (2005a), we perform a regression analysis between the cluster integrated star formation rate (Sigma_SFR) the cluster total stellar mass (M_star), the fractions of star forming (f_SF) and blue (f_b) galaxies and other cluster global properties, namely its richness (N_gal, i.e. the total number of cluster members within the cluster virial radius), velocity dispersion (sigma_v), virial mass (M_200), and X-ray luminosity (L_X). All cluster global quantities are corrected for projection effects before the analysis. Galaxy SFRs and stellar masses are taken from the catalog of Brinchmann et al. (2004), which is based on SDSS spectra. We only consider galaxies with M_r <= -20.25 in our analysis, and exclude AGNs. We find that both Sigma_SFR and M_star are correlated with all the cluster global quantities. A partial correlation analysis show that all the correlations are induced by the fundamental one between Sigma_SFR and N_gal, hence there is no evidence that the cluster properties affect the mean SFR or M_star per galaxy. The relations between Sigma_SFR and M_star, on one side, and both N_gal and M_200, on the other side, are linear, i.e. we see no evidence that different clusters have different SFR or different M_star per galaxy and per unit mass. The fraction f_SF does not depend on any cluster property considered, while f_b does depend on L_X. We note that a significant fraction of star-forming cluster galaxies are red (~25% of the whole cluster galaxy population). We conclude that the global cluster properties are unable to affect the SF properties of cluster galaxies, but the presence of the X-ray luminous intra-cluster medium can affect their colors, perhaps through the ram-pressure stripping mechanism.

研究の動機と目的

• メンバー銀河の星形成率（SFR）に、質量、ドレープ速度分散、X線放射度、豊度といったグローバルクラスタ特性が影響を与えるかどうかを特定すること。
• クラスタ銀河の観測されたSFRが、局所的環境要因か大規模クラスタ特性によって駆動されているかどうかを評価すること。
• 特にラム圧ストリッピングを介した銀河間物質（ICM）の役割が、銀河の星形成および色の性質に与える影響を調査すること。
• 過去の研究で矛盾する結果が得られたクラスタSFRの問題を、クラスタスケールの物理的パラメータとの相関をテストすることで解決すること。
• 赤色星形成銀河の割合を調査し、ほこりによる遮蔽やラム圧ストリッピングといった環境プロセスがそれらを示す可能性があるかどうかを検討すること。

提案手法

• X線および光学データに基づき選別された、RASS-SDSSクラスタカタログに含まれる79個の近傍銀河クラスタを対象とした。
• Brinchmannら（2004）のSDSSベースのカタログから、SDSSスぺクトルを用いたスペクトルエネルギー分布フィッティングにより、銀河のSFRと星形成質量を抽出した。
• SFR測定の正確性を保つために、Mr ≤ -20.25の銀河に限定し、AGNおよび複合スペクトル銀河を除外した。
• 不完全性および投影効果を補正するため、すべてのクラスタグローバル特性（豊度Ngal、ドレープ速度分散σv、準拠質量M200、X線放射度LX）に対して、再投影技術を適用した。
• 複数回帰分析および偏相関分析を実施し、クラスタSFRの主因を特定し、M200、σv、LX、Ngalとの依存性をテストした。
• 銀河の色分率（fb）および星形成分率（fSF）がクラスタ特性にどのように依存するかを分析し、銀河進化に及ぼす環境的影響を探った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラスタ統合星形成率（ΣSFR）は、質量、ドレープ速度分散、X線放射度といったグローバルクラスタ特性に依存するか？
• RQ2 クラスタ内の銀河あたりまたは単位質量あたりのSFRは、クラスタ質量、ドレープ速度分散、X線放射度に依存するか？
• RQ3 特にラム圧ストリッピングを介した銀河間物質（ICM）が、銀河SFRおよび色の性質に与える役割は何か？
• RQ4 なぜクラスタに赤色星形成銀河の顕著な割合が存在するのか。この現象を説明する環境プロセスは何か？
• RQ5 クラスタ特性は青色銀河または星形成銀河の割合と相関するか。もしそうならば、その主因となる要因は何か？

主な発見

• クラスタ統合SFR（ΣSFR）はクラスタ豊度（Ngal）と強く相関しているが、これは相関の主因であり、M200、σv、LXの独立した寄与は見られない。
• 銀河あたりおよび単位質量あたりのSFR（ΣSFR/M200）は、すべてのクラスタグローバル特性に依存せず、異なる質量やX線放射度のクラスタ間でSFR効率の変動がないことを示している。
• 青色銀河の割合（fb）はX線放射度（LX）と顕著な逆相関を示しており、高温ICMの存在が銀河の色に影響を与える可能性があることを示唆している。これは、ラム圧ストリッピングによるものかもしれない。
• 星形成銀河の割合（fSF）は、いかなるクラスタ特性とも顕著な依存性を示さず、これはグローバル環境が星形成銀河の全体的割合を制御していないことを示している。
• 約25％の星形成クラスタ銀河が赤色であることは、ほこりによる遮蔽や環境プロセスが、星形成が継続しているにもかかわらず赤色の色をもたらす原因となっている可能性を示唆している。
• ドレープ速度分散（σv）に対するΣSFR/M200のわずかな依存性が観測されたが、これはラム圧ストリッピングが銀河SFRにわずかに影響を与える可能性を示唆している。ただし、主因であるNgal相関に比べてその影響は微小である。