[논문 리뷰] Spectroscopically Confirmed Large-Scale Structures Associated to a z=0.83 Cluster

Masayuki Tanaka, Tadayuki Kodama외 2명|arXiv (Cornell University)|2005. 11. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 고적색도 클러스터 RXJ0152.7–1357 주변에서 z ≈ 0.83에서 대규모 구조의 분광학적 확증을 제시하며, z ≈ 0.837과 z ≈ 0.844에서 두 개의 두드러진 필라멘트를 식별한다. 빨간색 시퀀스 성간의 복합 스펙트럼을 사용하여, 클러스터 내 빨간색 성간은 최근의 별 형성 활동이 없음을 확인하였고, 그룹 및 필드 내 빨간색 성간은 지속적이거나 최근의 활동 징후를 보였다. 이는 그룹 환경에서 성간 상호작용에 의한 빠른 억제가 일어나고 있음을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 고적색도 클러스터 RXJ0152.7–1357 주변에서 z = 0.83에서 광학적으로 식별된 대규모 구조의 존재를 분광학적 적색편이를 통해 확인하기 위해.
• 특히 클러스터, 그룹, 필드 환경에서의 성간 진화, 특히 별 형성 역사를 환경 의존성 측면에서 조사하기 위해.
• 그룹 환경에서 별 형성이 얼마나 빠르게 차단되는지, 그리고 성간 상호작용이 그 원인인지 확인하기 위해.
• 지역 SDSS 데이터와 진화 모델과 비교하여 다양한 환경에서 빨간색 성간의 별 집단 성질을 분석하기 위해.

제안 방법

• Subaru 망원경의 FOCAS를 사용하여 깊은 분광학적 관측을 수행하여, RXJ0152.7–1357 주변 8개 영역의 161개 성간의 적색편이를 확보하였다.
• Demarco 등 (2005) 및 Jørgensen 등 (2005)의 기존 데이터와 분광학적 적색편이를 융합하여 총 347개 성간의 샘플을 확보하였다.
• 클러스터, 그룹, 필드 환경에서 빨간색 시퀀스 성간의 복합 스펙트럼을 구성하여 통합된 별 집단 성질을 분석하였다.
• 최근의 별 형성과 수동적 진화를 나타내는 지표로 D4000 및 Hδ 흡수선 강도를 측정하였다.
• 진화 합성 모델의 예측값과 z = 0에서의 SDSS 데이터를 비교하여 진화 경향을 추적하였다.
• 특히 빨간색과 파란색 성간에 대해 분광학적 적색편이와 비교하여 광학적 적색편이의 신뢰성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RXJ0152.7–1357 주변에서 z ≈ 0.8에서 이전에 광학적으로 식별된 대규모 구조는 실제로 그 적색편이에서 물리적으로 연관된 구조인가?
• RQ2 z ≈ 0.83에서 빨간색 성간의 별 형성 역사는 클러스터, 그룹, 필드 환경 간에 어떻게 다를까?
• RQ3 그룹 환경에서 별 형성이 급격히 억제되는 증거가 있으며, 만약 그렇다면 그에 대한 물리적 메커니즘은 무엇일까?
• RQ4 고적색도 빨간색 성간의 관측된 성질은 지역 빨간색 시퀀스 성간의 수동적 진화로 설명될 수 있는가?
• RQ5 광학적 적색편이는 빨간색 및 파란 성간에 대해 환경을 신뢰성 있게 추적할 수 있는가?

주요 결과

• 분광학적 적색편이로 z ≈ 0.83에서 대규모 구조의 존재가 확인되었으며, 적색편이 분포에 0.82에서 0.85 사이에 날카로운 피크가 존재하여 클러스터와 관련된 실제 과밀도를 시사한다.
• 두 개의 두드러진 필라멘트가 식별되었으며, 하나는 z ≈ 0.837에서 주 클러스터를 수용하고 있고, 다른 하나는 z ≈ 0.844에서 상호작용 중일 가능성이 있다.
• z ≈ 0.83에서 클러스터 내 빨간색 성간은 최근 또는 지속적인 별 형성 활동의 징후가 없으며, D4000 및 Hδ 지표는 1Gyr 이상 수동적 진화와 일치한다.
• 그룹 및 필드 환경 내 빨간색 성간은 더 강한 Hδ 흡수와 더 약한 [OII] 발산선을 보이며, 최근 또는 지속적인 별 형성 활동을 시사한다.
• 데이터는 그룹 환경에서 별 형성이 매우 빠르게 (1Gyr 이내의 시간 스케일) 억제되며, 성간 상호작용이 그 주요 메커니즘이라고 보는 시나리오를 지지한다.
• 광학적 적색편이는 빨간색 성간에 대해서는 신뢰할 수 있으나, 파란 성간에 대해서는 덜 신뢰할 수 있으며, 분광학적 검증 없이 Butcher-Oemler 효과 연구에 이를 사용하는 데 경계가 필요하다.