[論文レビュー] Revisiting HOD model assumptions: the impact of AGN feedback and assembly bias

Nuala McCullagh, P. Norberg+4 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、AGNフィードバックおよびアセンブリバイアスが半解析的銀河シミュレーションにおけるホールオキュパイションディストリビューション（HOD）モデルに与える影響を調査する。標準的なHODモデルは、AGNフィードバックによって引き起こされる非単調な銀河の明るさ–ホール質量関係を捉えられず、特に明るさ閾値サンプルにおいて顕著である。また、大規模構造のクラスタリングが同一であっても、ボイド確率関数（VPF）はHODの形状の違いを識別でき、これはVPFがクラスタリング以外のHODモデル妥当性の診断ツールとして有効であることを示唆する。

ABSTRACT

The standard Halo Occupation Distribution (HOD) models were originally developed based on results from semi-analytic and hydrodynamical galaxy formation models. Those models have since progressed, in particular to include AGN feedback to match the galaxy luminosity function in a universe with the observed baryon fraction. AGN feedback affects the relationship between galaxy stellar mass and luminosity, in particular making the relationship non-monotonic. For matched number density samples, galaxies in luminosity-threshold samples occupy a different range of halo masses from those in stellar-mass-threshold samples. We find that the shapes of the HODs of luminosity-threshold samples are slightly more complicated in semi-analytic galaxy formation models that include AGN feedback than are assumed by standard HOD models. We also find that subhalo abundance matching (SHAM) does not preserve these non-standard shapes. We show that catalogues created using SHAM and the semi-analytic model Galform that have the same large-scale 2-point clustering by construction have different void probability functions (VPFs) in both real and redshift space. We find that these differences arise from the different HOD shapes, as opposed to assembly bias, which indicates that the VPF could be used to test the suitability of an HOD model with real data.

研究の動機と目的

• AGNフィードバックを含む半解析的モデルにおける銀河占有を標準的な5パrameter HODモデルが正確に記述できるかどうかを評価すること。
• AGNフィードバックが銀河明るさ、星形成質量、ホール質量の関係をどのように変化させ、非単調な依存関係を生じさせるかを調査すること。
• サブホールアベンドマッチング（SHAM）が、半解析的モデルから得られる非標準的HOD形状を保持するかを特定すること。
• 大規模構造のクラスタリングが一定の条件下でHOD形状の違いをVPFが検出できるかを評価すること。
• アセンブリバイアスまたはHOD形状の違いが、モデル間のクラスタリング差異を引き起こす主因であるかを特定すること。

提案手法

• AGNフィードバックを含むgalformおよびl-galaxiesの半解析的銀河形成モデルを用いて、銀河カタログを生成した。
• 明るさ閾値および星形成質量閾値のサンプルのHODを比較し、標準的なHOD関数形からの逸脱を評価した。
• サブホールアベンドマッチング（SHAM）を適用し、大規模構造のクラスタリングは維持したがHOD形状を変更した代替カタログを生成した。
• 同じホール質量ビン内での銀河のランダム再割り当てにより、HOD形状とアセンブリバイアスを分離するため、ホール質量シャッフルを実施した。
• 実空間および赤方偏移空間における投影相関関数およびボイド確率関数（VPF）を計算し、クラスタリング特性を比較した。
• シャッフル済みおよびシャッフル未処理のサンプル間のVPFの統計的比較により、HOD形状の影響をアセンブリバイアスから分離した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 半解析的モデルにおけるAGNフィードバックの影響が、明るさ閾値サンプルにおける標準的HOD仮定にどのように影響を与えるか？
• RQ2 明るさ閾値サンプルにおけるHOD形状が、標準的な5パrameter HODモデルからどの程度逸脱しているか？
• RQ3 サブホールアベンドマッチング（SHAM）は、AGNフィードバックを含む半解析的モデルから得られる非標準的HOD形状を保持するか？
• RQ4 大規模構造のクラスタリングが同一である場合、ボイド確率関数（VPF）はHOD形状の違いを検出できるか？
• RQ5 モデル間の観測されたVPFの差異はHOD形状由来か、アセンブリバイアス由来か。VPFはHODモデル妥当性の診断に有効か？

主な発見

• 標準的な5パrameter HODモデルは、AGNフィードバックを含む半解析的モデルからの明るさ閾値サンプルにおける平均銀河占有を記述できない。これは非単調な明るさ–ホール質量関係に起因する。
• galformおよびl-galaxiesの明るさ閾値サンプルは、大規模構造のクラスタリングが一致している場合でも、標準的HODモデルが想定するよりも複雑なHOD形状を示す。
• 大規模構造のクラスタリングを再現しているにもかかわらず、サブホールアベンドマッチング（SHAM）は半解析的モデルからの非標準的HOD形状を保持しない。
• ホール質量シャッフルによりアセンブリバイアスを除去した後も、SHAMとgalformカタログ間でVPFの差異が持続する。
• シャッフル後もVPFの差異が持続することは、それがHOD形状の違いに起因することを確認し、VPFがHODモデルの適切さを評価するためのプローブとして有効であることを示唆する。
• 平均占有数が0.1未満のHODの特徴は、ホール質量関数の急峻さに起因して、数密度およびバイアスに顕著な影響を与える。これは低占有領域の重要性を強調する。