[논문 리뷰] Cookie-cutter halos: the remarkable constancy of the stellar mass function of satellite galaxies at 0.2<z<1.2

Tomer Tal, Ryan Quadri외 3명|arXiv (Cornell University)|2014. 05. 19.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 0.2 < z < 1.2 범위에서 군집 내 은하의 항성 질량 함수를 측정하기 위해 깊은 근적외선 광도 측정에 통계적 배경 차감을 적용한다. 결과적으로, 고정된 중심 은하 질량에서 은하 군집 내 위성 은하의 질량 함수는 적색편이에 매우 민감하지 않으며, z ≈ 1.2까지 확장되는 중심질량에 의해 결정되는 보편적인 질량 분포를 나타낸다.

ABSTRACT

We present an observational study of the stellar mass function of satellite galaxies around central galaxies at 0.2<z<1.2. Using statistical background subtraction of contaminating sources we derive satellite stellar mass distributions in four bins of central galaxy mass in three redshift ranges. Our results show that the stellar mass function of satellite galaxies increases with central galaxy mass, and that the distribution of satellite masses at fixed central mass is at most weakly dependent on redshift. We conclude that the average mass distribution of galaxies in groups is remarkably universal even out to z=1.2 and that it can be uniquely characterized by the group central galaxy mass. This further suggests that as central galaxies grow in stellar mass, they do so in tandem with the mass growth of their satellites. Finally, we classify all galaxies as either star forming or quiescent, and derive the mass functions of each subpopulation separately. We find that the mass distribution of both star forming and quiescent satellites show minimal redshift dependence at fixed central mass. However, while the fraction of quiescent satellite galaxies increases rapidly with increasing central galaxy mass, that of star forming satellites decreases.

연구 동기 및 목표

• 연구는 우주 시간 동안 군집 내 위성 은하 질량 분포의 진화를 이해하는 것을 목적으로 한다.
• 위성 은하의 항성 질량 함수가 적색편이에 의존하는지, 아니면 주로 중심 은하 질량에 의해 지배되는지 조사한다.
• 다른 적색편이와 중심 은하 질량에서 위성 은하 질량 분포가 보편적인지 여부를 규명하고자 한다.
• 은퇴형과 활성 위성 하위집단의 적색편이 및 질량 의존성도 추가로 조사한다.

제안 방법

• 저자들은 직접 허브 질량 할당을 피하기 위해 통계적 배경 차감을 사용하여 중심 은하 주변의 위성 은하를 분리한다.
• 0.15µm에서 24µm까지 총 30개 대역을 포함하는 UltraVISTA 설문조사의 광도 데이터를 분석한다.
• 세 개의 적색편이 범위(0.2 < z < 0.5, 0.5 < z < 0.85, 0.85 < z < 1.2) 동안 중심 은하 항성 질량의 네 개 고정 구간에서 위성 항성 질량 함수를 유도한다.
• 이 방법은 PSF에 맞춘 광도와 SED 피팅을 통한 질량 추정에 기반한다.
• 관측된 분포를 적합하기 위해 위성 질량 함수는 이중-Schechter 함수로 모델링된다.
• 휴면형과 활성 위성 하위집단은 휴면 기준 색상 기준에 따라 분류되며, 각각 별도로 질량 함수가 유도된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고정된 중심 은하 질량에서 위성 은하의 항성 질량 함수가 적색편이에 따라 유의미하게 변화하는가?
• RQ2 우주의 시간에 걸쳐 위성 질량 함수가 중심 은하 질량에 의해 보편적으로 결정되는가?
• RQ3 은퇴형과 활성 위성 은하가 총 위성 수와 질량 밀도에 기여하는 비율이 중심 은하 질량에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ4 총 군집 항성 질량의 몇 퍼센트가 위성에 갇혀 있으며, 이 비율은 중심 질량에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ5 은퇴형 위성의 질량 함수는 활성 위성에 비해 더 강하게 고질량 쪽으로 편향되어 있는가?

주요 결과

• 고정된 중심 은하 질량에서 위성 은하의 항성 질량 함수는 적색편이에 대해 최소한의 의존성을 보이며, z ≈ 0.2에서 z ≈ 1.2까지 놀랄 만큼 일정함을 시사한다.
• 위성 질량 함수는 중심 은하 질량에 따라 강하게 증가하며, 중심 은하와 군집 전체의 총 항성 질량 간의 밀접한 관계를 확인한다.
• 중앙 은하 질량이 log(M/M⊙) ≈ 10.3일 때 약 2개의 위성이 평균으로 존재하고, log(M/M⊙) ≈ 11.4일 때는 16개를 초과한다.
• 위성의 총 항성 질량은 낮은 중심 질량에서는 군집 질량의 약 27%에서 가장 질량이 큰 중심 은하에서는 거의 50%까지 증가한다.
• 은퇴형 위성은 위성 질량 함수의 고질량 끝을 지배하며, 가장 질량이 큰 중심 은하 주변에서는 약 46%의 위성과 총 위성 질량의 65% 이상을 차지한다 (log(M/M⊙) ≈ 11.4).
• 은퇴형 위성의 비율은 중심 질량 증가에 따라 급격히 증가하고, 활성 위성의 비율은 감소함을 보여, 질량이 큰 군집에서 강한 환경적 억제가 일어남을 시사한다.