[논문 리뷰] RASS-SDSS Galaxy Cluster Survey. VI. The dependence of the cluster SFR on the cluster global properties

P. Popesso, A. Biviano외 2명|ArXiv.org|2006. 09. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 117인용 수 26

한 줄 요약

이 연구는 RASS-SDSS 조사에서 확보한 79개의 근접한 은하단에서 은하의 별 형성률(SFR)에 영향을 미치는 글로벌 은하단 특성—다양성, 질량, 속도 분산, X선 복사선 강도—을 조사한다. 분광학적으로 유도된 SFR과 은하 질량에 기반한 회귀분석 및 부분상관분석을 통해, 은하단의 SFR은 단지 속도 분산에 약한 의존성 외에는 모든 글로벌 은하단 특성과 독립적임을 발견하였으며, 이는 램-압력 스트리핑이 은하 색깔에 영향을 줄 수는 있으나 SFR 효율성에 영향을 주지는 않는다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

Using a subsample of 79 nearby clusters from the RASS-SDSS galaxy cluster catalogue of Popesso et al. (2005a), we perform a regression analysis between the cluster integrated star formation rate (Sigma_SFR) the cluster total stellar mass (M_star), the fractions of star forming (f_SF) and blue (f_b) galaxies and other cluster global properties, namely its richness (N_gal, i.e. the total number of cluster members within the cluster virial radius), velocity dispersion (sigma_v), virial mass (M_200), and X-ray luminosity (L_X). All cluster global quantities are corrected for projection effects before the analysis. Galaxy SFRs and stellar masses are taken from the catalog of Brinchmann et al. (2004), which is based on SDSS spectra. We only consider galaxies with M_r <= -20.25 in our analysis, and exclude AGNs. We find that both Sigma_SFR and M_star are correlated with all the cluster global quantities. A partial correlation analysis show that all the correlations are induced by the fundamental one between Sigma_SFR and N_gal, hence there is no evidence that the cluster properties affect the mean SFR or M_star per galaxy. The relations between Sigma_SFR and M_star, on one side, and both N_gal and M_200, on the other side, are linear, i.e. we see no evidence that different clusters have different SFR or different M_star per galaxy and per unit mass. The fraction f_SF does not depend on any cluster property considered, while f_b does depend on L_X. We note that a significant fraction of star-forming cluster galaxies are red (~25% of the whole cluster galaxy population). We conclude that the global cluster properties are unable to affect the SF properties of cluster galaxies, but the presence of the X-ray luminous intra-cluster medium can affect their colors, perhaps through the ram-pressure stripping mechanism.

연구 동기 및 목표

• 글로벌 은하단 특성—질량, 속도 분산, X선 복사선 강도, 다양성 등—이 은하단 소속 은하의 별 형성률(SFR)에 영향을 미치는지 확인하는 것.
• 은하단 은하의 관측된 SFR이 국소 환경 효과인지 대규모 은하단 특성에 의해 주도되는지 평가하는 것.
• 은하간 매질(ICM)이, 특히 램-압력 스트리핑을 통해 은하의 별 형성 및 색깔 특성에 미치는 역할을 조사하는 것.
• 이전 연구에서 갈등이 있었던 은하단 SFR 문제를 해결하기 위해 은하단 전체 물리적 파ameter와의 상관관계를 테스트하는 것.
• 빨간 별 형성 은하의 비율을 조사하고, 이들이-dust 은폐 또는 램-압력 스트리핑과 같은 환경 과정의 징후인지 평가하는 것.

제안 방법

• RASS-SDSS 은하단 목록에서 선택된 79개의 근접 은하단 샘플을 활용함.
• Brinchmann 등(2004)의 SDSS 기반 카탈로그에서 은하 SFR과 은하 질량을 추출함. 이는 SDSS 스펙트럼에 기반한 스펙트럼 에너지 분포 피팅을 통해 수행됨.
• SFR 측정의 정확성을 확보하기 위해 Mr ≤ -20.25 이하인 은하에 국한하고, AGN 및 복합 스펙트럼 은하를 제외함.
• 불완전성 및 투영 효과를 보정하기 위해 탈투영 기법을 사용하여 모든 은하단 글로벌 특성(다양성 Ngal, 속도 분산 σv, 비틀림 질량 M200, X선 복사선 강도 LX)을 보정함.
• 다중 회귀분석 및 부분상관분석을 수행하여 은하단 SFR의 주요 원인을 규명하고, M200, σv, LX, Ngal에 대한 의존성 여부를 테스트함.
• 은하단 특성에 따른 은하 색깔 비율(fb)과 별 형성 비율(fSF)의 의존성을 분석하여 은하 진화에 미치는 환경적 영향을 탐색함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하단 통합 별 형성률(ΣSFR)은 질량, 속도 분산, X선 복사선 강도와 같은 글로벌 은하단 특성에 의존하는가?
• RQ2 은하단의 은하당 또는 단위 질량당 SFR은 은하단 질량, 속도 분산, X선 복사선 강도에 영향을 받는가?
• RQ3 은하간 매질(ICM)이, 특히 램-압력 스트리핑을 통해 은하의 SFR 및 색깔 특성에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 왜 은하단에 상당한 비율의 빨간 별 형성 은하가 존재하는가? 이 현상은 어떤 환경 과정에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ5 은하단 특성은 파랑 은하 또는 별 형성 은하의 비율과 상관관계가 있는가? 만약 그렇다면, 주요 원인 요소는 무엇인가?

주요 결과

• 은하단 통합 SFR(ΣSFR)는 은하단 다양성(Ngal)과 강하게 상관관계가 있으나, 이는 유일한 주요 원인이며 M200, σv, LX에 대한 독립적 기여는 없음.
• 은하당 SFR 및 단위 질량당 SFR(ΣSFR/M200)는 모든 은하단 글로벌 특성과 독립적이며, 이는 다양한 질량 또는 X선 강도를 가진 은하단 간 SFR 효율에 변화가 없음을 시사함.
• 파랑 은하 비율(fb)은 X선 복사선 강도(LX)와 유의미한 반상관관계를 보이며, 이는 뜨거운 ICM 존재가 은하 색깔에 영향을 줄 수 있음을 시사함. 이는 램-압력 스트리핑을 통한 영향일 수 있음.
• 별 형성 은하 비율(fSF)은 어떤 은하단 특성에도 유의미한 의존성이 없으며, 이는 전체 환경이 별 형성 은하의 비율을 조절하지는 않는다는 것을 의미함.
• 약 25%의 별 형성 은하단 은하가 빨간색을 띠며, 이는 여전히 별 형성이 일어나고 있음에도 불구하고 먼지 은폐 또는 환경 과정이 색깔을 빨갛게 만들 수 있음을 시사함.
• 속도 분산(σv)에 대한 ΣSFR/M200의 약한 의존성이 관측되었으며, 이는 램-압력 스트리핑이 은하 SFR에 미미한 영향을 줄 수 있음을 시사하지만, 주요 상관관계인 Ngal에 비해 이 효과는 미미함.