[論文レビュー] Accurate number densities and environments of massive ultracompact galaxies at 0.02 < z < 0.3

F. Buitrago, Ignacio Ferreras+17 more|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、GAMA、KiDS、VIKING調査を用いて、赤方偏移範囲 0.02 < z < 0.3 の間に22個の巨大で超コンactな銀河（MUGs）を同定した。MUGsは質量の異なる環境に分布しているが、より大きな過密度領域における相対的割合の高さから、初期の降着が起こった可能性がある。一方で、一部のMUGsは低密度領域に存在しており、これは、凝集した銀河団にいないにもかかわらず、低合併歴を示す代替的経路が存在することを示唆している。

ABSTRACT

Massive Ultracompact Galaxies (MUGs) are common at z=2-3, but very rare in the nearby Universe. Simulations predict that the few surviving MUGs should reside in galaxy clusters, whose large relative velocities prevent them from merging, thus maintaining their original properties (namely stellar populations, masses, sizes and dynamical state). We take advantage of the high-completeness, large-area spectroscopic GAMA survey, complementing it with deeper imaging from the KiDS and VIKING surveys. We find a set of 22 bona-fide MUGs, defined as having high stellar mass (>8x10^10 M_Sun) and compact size (R_e ~ 10^10 M_Sun Kpc^-2). Interestingly, a large fraction feature close companions -- at least in projection -- suggesting that many (but not all) live in the central regions of groups. Halo masses show these galaxies inhabit average-mass groups. As MUGs are found to be almost equally distributed among environments of different masses, their relative fraction is higher in more massive overdensities, matching the expectations that some of these galaxies fell in these regions at early times. However, there must be another channel leading some of these galaxies to an abnormally low merger history because our sample shows a number of objects that do not inhabit particularly dense environments. (abridged)

研究の動機と目的

• 局所宇宙（z < 0.3）における巨大で超コンactな銀河（MUGs）の数密度と環境的分布を特定すること。
• 生存しているMUGsが、合併を防ぐためにシミュレーションで予測されるように、銀河団のような凝集した環境に位置するかどうかを検証すること。
• MUGsが高過密度領域に特に集まっているかどうかを調査し、巨大ハローへの初期降着を示唆するかを検討すること。
• 一部のMUGsが凝集した環境を避ける場合、それらの低合併歴を説明する代替的メカニズムが存在するかどうかを評価すること。

提案手法

• 赤方偏移と星の質量測定に、高完全性・大面積スPECTROスケールのGAMA調査を用いた。
• KiDSおよびVIKING調査の深紫外画像を組み合わせ、効果的半径とコンパクトネスを測定した。
• MUGsを星の質量 >8×10¹⁰ M☉ かつ効果的半径 R_e ~ 10^10 M☉ Kpc⁻² を満たす天体として定義した。
• 銀河団カタログを用いて得られたハロー質量推定値を用いて、大規模環境をマッピングした。
• グループ中心および投影上の同伴星との相対的なMUGsの空間的分布を分析した。
• 異なるハロー質量の階層に応じたMUGs割合の環境依存性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所宇宙（z < 0.3）における巨大で超コンactな銀河の数密度は何か？
• RQ2 MUGsは主に銀河団、グループ、またはフィールド領域のどの種類の環境に存在するか？
• RQ3 より大きなハロー質量領域においてMUGsの相対的割合が増加するか？これは、初期の降着シナリオを支持するか？
• RQ4 凝集した環境にいるべきだと予測されるにもかかわらず、一部のMUGsが低密度環境に存在する理由は何か？
• RQ5 高過密度領域にないMUGsの低合併歴を説明するメカニズムは何か？

主な発見

• 本研究では、赤方偏移範囲 0.02 < z < 0.3 において、星の質量 >8×10¹⁰ M☉ でコンパクトなサイズ（R_e ~ 10^10 M☉ Kpc⁻²）を有する22個の真正の巨大で超コンactな銀河（MUGs）を同定した。
• MUGsの顕著な割合が投影上での近接同伴星を示しており、これはしばしば銀河グループの中心部に位置していることを示している。
• ハロー質量推定値から、MUGsは主に巨大な銀河団に限定されず、平均的質量のグループに存在していることが分かった。
• MUGsは異なる質量の環境にほぼ均等に分布しているが、より大きな過密度領域における相対的割合が高いため、凝集した領域への初期降着と整合的である。
• この傾向にもかかわらず、一部のMUGsは低密度環境に存在しており、これは、銀河団の閉じ込めとは異なる代替的経路を通じて低合併歴を達成している可能性を示唆している。