[논문 리뷰] The ESO Nearby Abell Cluster Survey. XI. Segregation of cluster galaxies and subclustering

A. Biviano, P. Katgert외 2명|ArXiv.org|2002. 01. 31.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 64인용 수 86

한 줄 요약

이 연구는 3,056명의 성분은 위치, 속도, magnitude를 포함한 59개의 근접한 은하군집에서 ESO Nearby Abell Cluster Survey (ENACS)의 빛의 세기와 형태의 분리 현상을 분석한다. 빛의 세기 분리는 뚜렷한 타원은하($M_R \leq -22.0$)가 하위형체 외부에 있을 때에만 유의미한 것으로 나타났으며, 초기형 및 후기형 은하들은 공간적 및 운동학적 분포에서 뚜렷한 차이를 보였다. 하위형체 소속은 이러한 패atters를 더욱 구분지어내어 단순한 형태-밀도 관계를 넘어서는 복잡한 역학적 분리 현상을 드러냈다.

ABSTRACT

We study luminosity and morphology segregation of over 3000 cluster galaxies in an ensemble cluster of 59 rich, nearby galaxy clusters observed in the ESO Nearby Cluster Survey (ENACS). Within this sample we identify those galaxies that are in substructures. We compare the distribution of projected clustercentric distance, R, and 'normalized' relative line-of-sight velocity, v, of several subsamples, using the 2D Kolmogorov-Smirnov test. We find evidence of luminosity segregation only for the ellipticals outside substructure and brighter than M_R = -22.0 +/- 0.1 (h0=100 km/s/Mpc). We confirm the well-known segregation of early- and late-type galaxies. The early and late spirals (Sa--Sb and Sbc--Ir respectively) outside substructure also appear to have different (R,v)-distributions. In each morphological class, the galaxies within substructure have different (R,v)-distributions from the galaxies that are not in substructure. Among the samples of galaxies that are not in substructure, at least 3 ensembles can and must be distinguished: [E+S0], S_early, and [S_late+ELG]. The [E+S0] ensemble is most centrally concentrated and has a fairly low velocity dispersion that hardly varies with radius. The [S_late+ELG] ensemble is least concentrated and has the highest velocity dispersion, which increases significantly towards the centre. The (R,v)-distribution of S_early galaxies is intermediate between those of the two other ensembles. Among the galaxies within substructure the S0 and [S_late+ELG] galaxies have different (R,v) distributions. We discuss briefly the implications of our results for processes of galaxy destruction and transformation within clusters. [ABRIDGED]

연구 동기 및 목표

• 큰 수의 근접 은하군집에서 빛의 세기 및 형태 분리를 조사하기 위해.
• 하위형체 소속이 은하의 공간적 및 운동학적 분포에 어떻게 영향을 미치는지 규명하기 위해.
• 다른 은하 유형(E, S0, S, ELG)이 위치와 속도에 따라 어떻게 다른 역학적 행동을 보이는지 테스트하기 위해.
• 관측된 분리 패atters를 통해 하위형체 파괴, 나선은하 파괴, S0 형성 등의 물리적 과정을 제약하기 위해.

제안 방법

• ENACS 조사에서 관측된 59개의 풍부하고 근접한 Abell 군집에서 앙상블 군집을 구성하며, 적색이동, magnitude, 형태가 있는 총 3,056명의 성분은 각각의 은하를 포함한다.
• 2차원 속도 및 위치 기준을 사용하여 하위형체를 식별한다: 은하의 속도 분산이 군집 평균보다 유의미하게 낮거나, 평균 속도가 군집의 전체 속도와 유의미하게 다를 경우 하위형체에 속한다.
• 은하 하위표본의 투영 군집 중심거리($R$) 및 선형 시야 속도($v$) 분포를 비교하기 위해 2차원 콜모고로프-스미르노프 검정(KS2D)을 적용한다.
• 은하를 10개의 하위표본으로 분류한다: 하위형체 내외에서 E, S0, S_e, S_l, ELG.
• 하위형체 소속을 정의하기 위해 한계 매개변수$\delta_{\text{lim}}$를 사용하며, 다양한 임계값을 테스트하여 오염 및 통계적 유의성을 평가한다.
• R-v 분포의 차이의 유의성을 분석하여 역학적 분리를 추론하고 군집 내 물리적 과정을 제약한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 군집에서 뚜렷한 빛의 세기 분리가 존재하는가, 그리고 어떤 조건에서 나타나는가?
• RQ2 하위형체 소속은 초기형 및 후기형 은하의 공간적 및 운동학적 분포에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 다른 은하 유형(E, S0, S, ELG)은 농도와 속도 분산 측면에서 어떻게 다른 역학적 행동을 보이는가?
• RQ4 관측된 분리 패턴을 통해 하위형체 소멸, 나선은하 파괴, S0 형성 등의 물리적 과정을 제약할 수 있는가?

주요 결과

• 빛의 세기 분리는 뚜렷한 타원은하($M_R \leq -22.0$)가 하위형체 외부에 있을 때에만 나타났으며, 주로 가장 밝은 군집은하의 중심 집중 때문이었다.
• 초기형 및 후기형 은하들은 공간과 속도 공간에서 강한 형태 분리를 보였으며, 초기 나선판(Sa–Sb)과 후기 나선판(Sbc–Ir)은 각각 다른 $R$-$v$ 분포를 가졌다.
• 하위형체 내 은하들은 동일한 $R$-$v$ 분포를 공유하지 않았으며, 하위형체 내 S0 및 후기형 은하(S_l + ELG)는 공간적 및 운동학적 패턴에서 다른 특징을 보였다.
• [E+S0] 집합은 가장 중심에 집중되어 있으며, 낮고 반경에 따라 변하지 않는 속도 분산을 보였고, [S_l + ELG]는 가장 중심에서 떨어져 있었으며 중심으로 갈수록 속도 분산이 증가했다.
• S_e 유형은 중간 행동을 보였다: 외곽에서는 [E+S0]와 유사한 속도 분산을 보였지만 중심으로 갈수록 증가했으며, 이는 전이 상태의 역학적 특성을 나타냈다.
• 하위형체 소속은 관측된 분리 패턴을 크게 변화시켰다: 예를 들어 S_l,nosub과 S_l,sub은 서로 다른 분포를 보였으며, S_l,sub 표본은 작지만 ELG nosub과 통계적으로 유의미한 차이를 보여 실제 역학적 구분이 있음을 시사했다.