[논문 리뷰] The Clustering of Galaxy Groups: Dependence on Mass and Other Properties

Andreas A. Berlind, Eyal Kazin외 4명|arXiv (Cornell University)|2006. 10. 17.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 SDSS에서 은하군의 대규모 구조적 군집을 조사하며, 빛의 강도를 이용해 추정한 군집 질량을 사용하여 헬름 빈도의 질량 및 보조적 성질에 대한 의존성을 테스트한다. 결과적으로, 중심은하의 적색도가 낮은 거대한 군집일수록 더 강하게 군집되어 있음을 발견하였으며, 이는 질량 외에 농도나 형성 시기와 같은 제2의 매개변수에 의해 영향을 받는 할로의 군집 성향이 존재하는 관측적 증거인 어셈블리 빈도를 제시한다.

ABSTRACT

We investigate the clustering of galaxy groups and clusters in the SDSS using the Berlind et al. (2006) group sample, which is designed to identify galaxy systems that each occupy a single dark matter halo. We estimate group masses from their abundances, and measure their relative large-scale bias as a function of mass. Our measurements are in agreement with the theoretical halo bias function, given a standard LCDM cosmological model, and they tend to favor a low value of the power spectrum amplitude sigma_8. We search for a residual dependence of clustering on other group properties at fixed mass, and find the strongest signal for central galaxy color in high mass groups. Massive groups with less red central galaxies are more biased on large scales than similar mass groups with redder central galaxies. We show that this effect is unlikely to be caused by errors in our mass estimates, and is most likely observational evidence of recent theoretical findings that halo bias depends on a ``second parameter'' other than mass, such as age or concentration. To compare with the data, we study the bias of massive halos in N-body simulations and quantify the strength of the relation between halo bias and concentration at fixed mass. In addition to confirming a non-trivial prediction of the LCDM cosmological model, these results have important implications for the role that environment plays in shaping galaxy properties.

연구 동기 및 목표

• SDSS에서 은하군의 대규모 군집을 측정하고 그 질량에 대한 의존성을 테스트한다.
• 고정된 질량에서 군집이 보조적 군집 성질(예: 색상, 빈도, 속도 분산)에 따라 달라지는지 조사한다.
• 관측된 군집 경향이 질량 추정 오차로 설명 가능한지 여부를 테스트한다.
• 관측 결과를 N-체 시뮬레이션과 비교하여 고정된 질량에서 할로 농도의 역할을 정량화한다.
• 할로 형성 역사를 중심은하의 색상과 대규모 환경 군집 간의 관계를 탐색한다.

제안 방법

• SDSS의 Berlind 등(2006) 군집 카탈로그를 사용하여 단일 할로 시스템으로서 은하군을 식별한다.
• 군집 질량을 추정하기 위해 질량-빈도 매칭 기법을 사용하며, 총 군집 빛의 강도를 질량의 대체 지표로 사용한다.
• 고정된 질량에 따른 군집의 대규모 빈도를 이론적 할로 빈도 함수와 비교하여 ΛCDM 모델에서의 이론적 빈도 함수와 비교한다.
• 잔차 분석을 수행하여 고정된 질량에서 군집 성질(예: 중심은하 색상, 다수성, 속도 분산)에 따른 군집 의존성을 탐지한다.
• 고질량 할로에서 고정된 질량에서의 빈도-농도 관계를 정량화하기 위해 N-체 시뮬레이션을 수행한다.
• 이론적 예측을 테스트하기 위해 저농도 및 고농도 할로 간의 상대 빈도를 계산한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하군의 대규모 군집이 질량 외에 중심은하 색상이나 군집 빈도와 같은 성질에 따라 달라지는가?
• RQ2 관측된 중심은하 색상에 따른 군집 의존성이 질량 추정 오차나 선택 효과로 설명 가능한가?
• RQ3 ΛCDM 시뮬레이션에서 예측한 고질량 할로에서 고정된 질량에서 빈도-농도 관계의 강도는 어느 정도인가?
• RQ4 관측된 군집 경향은 질량에 의존하는 빈도만을 고려한 할로 모델로 설명 가능한가, 아니면 제2의 매개변수가 필요한가?
• RQ5 고질량 군집에서 할로 형성 시간(또는 농도)과 중심은하 색상 간의 관계는 무엇인가?

주요 결과

• 추정 질량에 따른 은하군의 측정된 대규모 빈도는 표준 ΛCDM 모델의 이론적 할로 빈도 함수와 일치한다.
• 고질량 영역(M > 10^14 h⁻¹ M☉)에서 중심은하 색상에 따른 빈도 잔차 의존성이 유의미하게 발견되었으며, 적색도가 낮은 중심은하는 더 강한 군집을 나타낸다.
• 중심은하 색상에 따른 빈도 의존성은 질량 추정 오차나 다수성/속도 분산과의 상관관계로 설명될 수 없으며, 실질적인 제2의 매개변수 효과임을 시사한다.
• 고질량 할로(M > 10^14 h⁻¹ M☉)에서 50%로 가장 낮은 농도와 가장 높은 농도의 할로 간의 상대 빈도는 b_low/b_high = 1.243 ± 0.017이며, 25%로 가장 낮은 농도와 가장 높은 농도의 할로 간에는 1.316 ± 0.032이다.
• 관측된 중심은하 색상에 따른 빈도 의존성은 할로 빈도가 질량 외에 형성 시기나 농도에 따라 달라지며, 질량만으로는 설명되지 않는 이론적 예측과 일치한다.
• 결과적으로, 중심은하가 더 적색인 거대 할로는 더 이른 시기에 형성되었고 더 강하게 군집되어 있으며, 이는 은하 색상과 할로의 조립 역사를 연결한다.