[論文レビュー] Spectroscopically Confirmed Large-Scale Structures Associated to a z=0.83 Cluster

Masayuki Tanaka, Tadayuki Kodama+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、赤方偏移 z ≈ 0.83 の RXJ0152.7–1357 ダンプル周辺の大規模構造について、分光的確認がなされ、z ≈ 0.837 および z ≈ 0.844 に位置する2つの顕著なフィラメントが同定された。赤シーケンス銀河の合成スペクトルを用いた分析により、クラスタ内の赤銀河には最近の星形成の兆候が認められなかったが、グループおよびフィールド内の赤銀河には、継続的または最近の活動の兆候が見られた。これは、グループ環境における銀河相互作用による迅速な星形成停止を示唆している。

ABSTRACT

(Abridged) We present a discovery of definitive large-scale structures around RXJ0152.7--1352 at z=0.83 based on spectroscopic redshifts. In our previous papers, we reported a photometric identification of the large-scale structures at z~0.8. A spectroscopic follow-up observation was carried out on 8 selected regions covering the most prominent structures to confirm their association to the main cluster. In six out of the eight fields, a well isolated peak is identified in the distribution of spectroscopic redshifts at or near the cluster redshift. This is strong evidence for the presence of large-scale structures associated to the main cluster at z=0.83. We then investigate stellar populations of galaxies in the structures. The composite spectra are constructed from a number of red member galaxies on the colour-magnitude sequence. We consider three representative environments -- cluster, group, and field. The ``cluster'' red galaxies do not show any sign of on-going or recent star formation activities and the passive evolution can naturally link them to the present-day red sequence galaxies in the Sloan Digital Sky Survey. In contrast, the red galaxies in ``groups'' and in the ``field'' tend to show signs of remaining and/or recent star formation activities characterized by weak [OII] emissions and/or strong H delta absorptions. Our current data seem to favour a scenario that star formation is truncated in a short time scale (<1Gyr). This would imply that galaxy-galaxy interactions are responsible for the truncation of star formation.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移クラスタ RXJ0152.7–1357 の周囲に、赤方偏移 z = 0.83 で予測された大規模構造が、分光的赤方偏移を用いて実際に確認されること。
• 特にクラスタ、グループ、フィールド環境における銀河進化の環境依存性、特に星形成歴の調査。
• グループ環境において星形成がどのように迅速に停止するか、および銀河同士の相互作用がその原因であるかどうかの特定。
• local SDSS データおよび進化モデルと比較して、異なる環境における赤銀河の星形成集団特性を評価すること。

提案手法

• Subaru望遠鏡のFOCASを用いて、RXJ0152.7–1357 の周囲8領域に位置する161個の銀河について、深さのある分光的観測を実施し、赤方偏移を取得した。
• Demarcoら (2005) および Jørgensen ら (2005) の既存データと組み合わせることで、合計347個の銀河のサンプルを構築した。
• クラスタ、グループ、フィールドの3つの環境における赤シーケンス銀河の合成スペクトルを作成し、統合された星形成集団特性を分析した。
• 最近の星形成および被動的進化の指標として、D4000およびHδ吸収ライン強度を測定した。
• 観測されたインデックスを、進化合成モデルの予測値および z = 0 のSDSSデータと比較し、進化トレンドを追跡した。
• 特に赤銀河と青銀河の両方について、分光的赤方偏移と比較することで、光度赤方偏移の信頼性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RXJ0152.7–1357 の周囲で、事前に光度的に同定された z ≈ 0.8 付近の大規模構造が、実際にその赤方偏移で物理的に関連した構造を示しているのか？
• RQ2 赤銀河の星形成歴は、z ≈ 0.83 におけるクラスタ、グループ、フィールド環境でどのように異なるのか？
• RQ3 グループ環境において星形成が迅速に停止している証拠はあるか？ もしあるならば、それを説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ4 高赤方偏移の赤銀河の観測された性質は、局所の赤シーケンス銀河からの被動的進化で説明可能か？
• RQ5 特に青銀河および赤銀河において、光度赤方偏移が銀河環境を信頼性を持って反映しているか、その程度はどの程度か？

主な発見

• 分光的赤方偏移により、z ≈ 0.83 に大規模構造が存在することが確認された。赤方偏移分布に 0.82 から 0.85 の鋭いピークが観測され、クラスタに関連する物理的過密度が示された。
• 2つの顕著なフィラメントが同定された：1つは z ≈ 0.837 に位置するメインクラスタを含み、もう1つは z ≈ 0.844 に位置し、相互作用の過程にある可能性が高い。
• z ≈ 0.83 の赤クラスタ銀河は、最近のまたは継続中の星形成の兆候を示さず、D4000およびHδインデックスが1 Gyr以上にわたる被動的進化と整合的であった。
• グループおよびフィールド環境の赤銀河は、より強いHδ吸収および弱い[OII]発光を示しており、最近のまたは継続中の星形成活動の兆候が見られた。
• データは、グループ環境において星形成が非常に迅速に停止する（時間スケール <1 Gyr）というシナリオを支持しており、銀河同士の相互作用がその原因である可能性が高い。
• 光度赤方偏移は赤銀河に対しては信頼できるが、青銀河に対してはそれほど信頼性が低く、バーサ・オエムラー効果の研究において分光的検証なしに使用すべきではないという注意喚起がなされた。