[論文レビュー] Virgo Filaments II: Catalog and First Results on the Effect of Filaments on galaxy properties

G. Castignani, Benedetta Vulcani+13 more|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 112被引用数 30

ひとこと要約

本研究は、バーロー銀河団の12 virial半径圏内に約7,000個の銀河を包括的にカタログ化し、トモグラフィック手法を用いて13本のフィラメントを同定した。フィラメントは、フィールドよりも早期型銀河の割合が高いことから、銀河が銀河団に進入する前から形態-密度関係が成立する遷移的環境であることが示された。本研究は、すべての銀河およびフィラメントのデータを公開する。

ABSTRACT

Virgo is the nearest galaxy cluster; it is thus ideal for studies of galaxy evolution in dense environments in the local Universe. It is embedded in a complex filamentary network of galaxies and groups, which represents the skeleton of the large scale Laniakea supercluster. Here we assemble a comprehensive catalog of galaxies extending up to ~12 virial radii in projection from Virgo to revisit the Cosmic Web structure around it. This work is the foundation of a series of papers that will investigate the multi-wavelength properties of galaxies in the Cosmic Web around Virgo. We match spectroscopically confirmed sources from several databases and surveys including HyperLeda, NASA Sloan Atlas, NED, and ALFALFA. The sample consists of ~7000 galaxies. By exploiting a tomographic approach, we identify 13 filaments, spanning several Mpc in length. Long > 17 Mpc/h filaments, tend to be thin (< 1 Mpc/h in radius) and with a low density contrast (< 5), while shorter filaments show a larger scatter in their structural properties. Overall, we find that filaments are a transitioning environment between the field and cluster in terms of local densities, galaxy morphologies, and fraction of barred galaxies. Denser filaments have a higher fraction of early type galaxies, suggesting that the morphology-density relation is already in place in the filaments, before galaxies fall into the cluster itself. We release the full catalog of galaxies around Virgo and their associated properties.

研究の動機と目的

• バーロー銀河団から12 virial半径まで延びる、包括的かつ多波長の銀河カタログを作成し、その環境を研究すること。
• トモグラフィック手法を用いて、バーローを取り巻く宇宙の網状構造における大規模なフィラメント構造を同定・特徴づけること。
• フィラメント環境が銀河の性質（形態、星形成、ガス含有量）に与える影響を調査すること。
• 将来的な多波長研究を目的として、銀河の位置、赤方偏移、環境的性質、フィラメント所属フラグを含む公開カタログを提供すること。
• フィラメント環境が局所的密度とは独立して銀河進化に影響を及ぼすかどうかを特定すること。

提案手法

• HyperLeda、NED、NASA-Sloan Atlas、ALFALFA調査のスペクトロスコピックデータを統合し、均質な銀河サンプルを構築した。
• トモグラフィック手法を用いて宇宙の網構造を再構築し、銀河の過密度と空間的クラスタリングに基づいてフィラメントを同定した。
• Poisson誤差を伴う2次元および3次元の局所的数密度（n5,2D および n5,3D）を計算し、局所的環境を定量的に評価した。
• フィラメントのスプライスから2 h−1 Mpc以内に位置する銀河をフィラメント所属と定義し、空間的および運動的基準に基づいて銀河団/グループ/純粋フィールドフラグを割り当てた。
• Steerら（2017）の赤方偏移に依存しない距離推定値と、Mould ら（2000）のモデルベースの速度を適用して、径方向速度の精度を向上させた。
• 銀河をスーパー銀河座標（X, Y, Z）にマッピングすることで、3次元環境分析を容易にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バーロー銀河団周辺の宇宙の網状構造はどのような大規模構造を示し、いくつの明確なフィラメントを同定できるか？
• RQ2 形態、星形成、ガス含有量といった銀河の性質は、フィールド、フィラメント、グループ、銀河団といった異なる環境でどのように変化するか？
• RQ3 フィラメント環境が局所的密度とは独立して銀河進化に与える影響はどの程度か？
• RQ4 形態-密度関係は、銀河がバーロー銀河団に落下する前からフィラメントで既に成立しているか？
• RQ5 フィラメントのスプライスからの距離が異なる位置に位置する銀河のガス蓄え（HI、CO）の分布はいかなるか？

主な発見

• 本研究では、長さが約17 h−1 Mpcに達する13本の明確なフィラメントを同定した。長大なフィラメントは、半径が1 h−1 Mpc未塔で、密度が低い（対比 < 5）特徴を示す。
• フィラメントは、フィールドと銀河団の中間的な遷移的環境を表しており、銀河の性質（形態、バーの割合）が局所的密度に応じて体系的に変化することがわかった。
• より密度の高いフィラメントでは、早期型銀河の割合が高くなることから、形態-密度関係が銀河団への流入以前にフィラメント内で既に成立していることが示された。
• フィラメント内の銀河は、フィールド銀河よりも質量が大きく、赤くなり、ガス割合が低いことから、環境的抑制プロセスに起因するものと一致する。
• 本カタログには、クロス識別、赤方偏移、環境的性質、フィラメント所属フラグを含む7,000個の銀河が含まれており、すべて機械可読形式で公開された。
• データは、フィラメント内の銀河がHα線の広がった発光と、変化したガス蓄えを示していることを示しており、星形成および冷却過程に強い環境的影響があることを示唆している。