[논문 리뷰] RASS-SDSS galaxy cluster survey. II. A unified picture of the Cluster Luminosity Function

P. Popesso, H. Böhringer외 2명|ArXiv.org|2004. 10. 01.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 62인용 수 63

한 줄 요약

이 연구는 RASS-SDSS 조사에서 3,324 deg²에 걸쳐 깊고 다중 파장의 광도 측정을 사용하여 은하 군집의 복합 광도함수(LF)를 제시한다. 이는 밝은 끝에서 일관된 Schechter 함수 기울기 -1.25를 보이며, 어두운 끝에서는 훨씬 더 급격한 기울기(α ≈ -2.1에서 -1.6 사이)를 보이며 비일관성이 있으며, 이는 난이도가 높은 은하의 비율에 따라 군집 간으로 변화함을 나타내며, 밝은 끝을 초월한 환경 의존적 은하 형성 과정을 시사한다.

ABSTRACT

We constructed the composite luminosity function (LF) of clusters of galaxies in the five SDSS photometric bands u,g,r,i and z from the RASS-SDSS galaxy cluster catalog. Background and foreground galaxies are subtracted using both a local and a global background correction to take in account the presence of large scale structures and variations from field to field, respectively. The composite LF clearly shows two components: a bright-end LF with a classical slope of -1.25 in each photometric band, and a faint-end LF much steeper (-2.1 <= α<= -1.6) in the dwarf galaxy region. The observed upturn of the faint galaxies has a location ranging from -16 +5log(h) in the g band to -18.5 +5log(h) in the z band. To study the universality of the cluster LF we compare the individual cluster LFs with the composite luminosity function. We notice that, in agreement with the composite LF, a single Schechter component is not a good fit for the majority of the clusters. We fit a Schechter function to the bright-end of the individual clusters LFs in the magnitude region brighter than the observed upturn of the dwarf galaxies. We observe that the distributions of the derived parameters is close to a Gaussian around the value of the composite bright-end LF parameters with a dispersion compatible with the statistical errors. We conclude that the bright-end of the galaxy clusters is universal. To study the behavior of the individual faint-end LF we define the Dwarf to Giant galaxy Ratio (DGR) of the single clusters. We notice that the distribution of DGR has a spread much larger than the statistical errors. Our conclusion is that the cluster luminosity function is not universal since the cluster faint-end, differently from the bright-end, varies from cluster to cluster.

연구 동기 및 목표

• 다섯 파장대(u, g, r, i, z)에서 깊고 넓은 영역의 SDSS 광도 측정을 사용하여 은하 군집의 견고한 복합 광도함수(LF)를 구축하기 위해.
• 개별 군집 LF와 복합 LF를 비교하여 밝은 및 어두운 은하 집단에 중점을 두고 군집 LF의 유니버설리티를 조사하기 위해.
• 군집 LF의 어두운 끝 기울기가 군집 간 일관된지 여부 또는 환경적 또는 역학적 영향으로 인해 변하는지 확인하기 위해.
• 대규모 구조의 영향을 최소화하기 위해 국소적 및 전역적 보정을 사용하여 배경 및 전경 은하 제거의 역할을 분석하기 위해.

제안 방법

• 3,324 deg²의 SDSS DR2 데이터를 사용하여 u, g, r, i, z 파장대에서 광도 측정을 통해 복합 군집 LF를 구축하여 깊이와 정확도를 확보하였다.
• 장소 간 변화 및 전경 및 배경 은하 오염에 기인한 대규모 구조 효과를 고려하기 위해 국소적 및 전역적 배경 제거 기법을 적용하였다.
• 관측된 난이도 높은 은하의 기울기 상승 이하의 군집 LF 밝은 끝 부분에 Schechter 함수를 적합시켜 밝은 끝 파rameter의 유니버설리티를 시험하였다.
• 개별 군집의 난이도 높은 은하 비율을 정량화하기 위해 군집별로 난이도 대비 거대 은하 비율(DGR)을 정의하였다.
• Spearman의 순위 상관관계와 같은 통계적 검정을 사용하여 DGR와 군집의 풍부도 또는 M* 간의 관계를 평가하였다.
• SDSS 및 기타 조사에서의 필드 LF와 군집 LF를 비교하여 환경 차이에 기인한 은하 집단 분포의 차이를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 군집 간에 일관된 Schechter 함수 파arameter를 보이며, 은하 군집의 밝은 끝 광도함수가 유니버설한가?
• RQ2 은하 군집의 어두운 끝 광도함수는 군집 간에 체계적인 변동을 보이며, 비유니버설한 형성 또는 진화 과정을 시사하는가?
• RQ3 난이도 높은 은하 영역(M > -18)에서 군집 광도함수의 진정된 형태는 무엇이며, Schechter 함수 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 배경 및 전경 은하 제거 방법이 복합 군집 광도함수의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 군집 내 난이도 높은 은하의 비율과 그 물리적 성질(풍부도 또는 총 광도) 간에 상관관계가 있는가?

주요 결과

• 복합 군집 광도함수의 밝은 끝에서 모든 다섯 광학 파장대(u ~ z)에서 고전적인 Schechter 함수 기울기 -1.25를 나타낸다.
• 군집 LF의 어두운 끝은 Schechter 함수보다 훨씬 급격히 기울어져 있으며, 기울기 α는 -2.1에서 -1.6 사이로, 난이도 높은 은하의 수가 급격히 증가함을 시사한다.
• 어두운 끝 LF의 기울기 상승 현상은 파장대에 따라 M_g ≈ -16 + 5log(h)에서 M_z ≈ -18.5 + 5log(h)의 범위에서 관측된다.
• 개별 군집 LF의 밝은 끝 파arameter(M* 및 α)는 복합 LF 값 주변으로 매우 좁게 분포되어 있으며, 통계적 오차와 일치하는 산란을 보이며, 밝은 끝에서의 유니버설리티를 시사한다.
• 난이도 대비 거대 은하 비율(DGR)은 군집 간에 크게 변동하며, 통계적 오차보다 훨씬 큰 산란을 보이며, 어두운 끝 LF가 비유니버설함을 입증한다.
• DGR와 군집의 풍부도 또는 M* 간에 유의미한 상관관계는 발견되지 않아, 난이도 높은 은하 비율의 변동이 군집 질량 또는 광도에 의해 단순히 유도된 것은 아님을 시사한다.