[논문 리뷰] Are Halo and Galaxy Formation Histories Correlated?

Jeremy L. Tinker, Andrew Wetzel외 1명|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 25.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 25

한 줄 요약

이 연구는 SDSS 데이터와 N-체 시뮬레이션을 사용하여 은하 형성 역사를 어둠의 물질 헬로 형성 역사와 연관시키는지 조사한다. 저질량 중심 은하의 경우, 억제가 헬로 형성 편향과 상관이 없음을 발견하여 강력한 형성 편향 예측과 모순되며, 전반적인 억제-환경 상관관계는 밀도 높은 환경에서의 헬로 질량 함수 변화에 의해 주로 결정된다.

ABSTRACT

The properties of dark matter halos, including mass growth, correlate with larger scale environment at fixed mass, an effect known as assembly bias. However, whether this environmental dependence manifests itself in galaxy properties remains unclear. We apply a group-finding algorithm to DR7 of the SDSS to estimate the halo mass of each galaxy and to decompose galaxies into those that exist at the centers of distinct halos and those that orbit as satellites within larger halos. Using the 4000-A break as a measure of star formation history, we examine the correlation between the quenched fraction of galaxies, f_q, and large-scale environment, rho. At all galaxy magnitudes, there is a positive, monotonic relationship between f_q and rho. We use the group catalog to decompose this correlation into the contribution from central and satellite galaxies as a function of halo mass. Because satellites are more likely to be quenched than central galaxies, the observed f_q-rho correlation is primarily due to variations of the halo mass function with environment, which causes a larger fraction of satellite galaxies at high rho. For low-mass central galaxies (Mgal

연구 동기 및 목표

• 고정된 헬로 질량에서 은하 억제(은하 형성 정지)가 어둠의 물질 헬로 형성 역사와 관련이 있는지 여부를 결정하기 위해.
• 관측된 억제-환경 상관관계에 기여하는 헬로 질량 함수와 내재된 은하 성질의 기여를 분리하기 위해.
• 헬로에서 형성 역사가 고정 질량에서 성질에 영향을 주는 형성 편향이 은하 성질로 이어지는지 테스트하기 위해.
• 저질량 중심 은하가 강력한 형성 편향에 의해 예측되는 것처럼 오래된 헬로에 자리 잡고 있는지 평가하기 위해.
• 모의 시뮬레이션을 사용하여 그룹 찾기 알고리즘의 편향을 보정하여 억제 분율 측정치의 편향을 수정하기 위해.

제안 방법

• SDSS 데이터 배포 7에 그룹 찾기 알고리즘을 적용하여 은하를 헬로에 할당하고 중심 또는 위성으로 분류하였다.
• 은하 형성 역사를 측정하기 위해 4000 Å 붕괴를 사용하여 억제 분율 $f_{\rm Q}$를 측정하였다.
• 대규모 환경을 10 $h^{-1}$ Mpc 척도에서 국소 은하 과잉 밀도로 정의하여 헬로 질량 영향과 분리하였다.
• 은하 빛기여도를 할당하고 그룹 찾기 편향을 시뮬레이션하기 위해 고해상도 $N$-체 시뮬레이션과 밀도 매칭을 사용하였다.
• 순도와 완전성 지표를 사용하여 잘못 분류된 그룹에서 진정한 억제 분율을 복원하기 위한 통계 보정 방정식(Eq. 11–15)을 개발하였다.
• 관측된 $f_{\rm Q}$에서의 편향을 테스트하기 위해 모의 카탈로그에서 위성과 중심 은하에 인위적으로 억제를 할당하여 보정을 校정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측된 은하 억제와 대규모 환경 간의 상관관계가 헬로 질량에 기인하는지, 아니면 내재된 은하-헬로 형성 역사에 기인하는지 여부?
• RQ2 어둠의 물질 헬로에서 형성 역사가 고정 질량에서 성질에 영향을 주는 형성 편향이 저질량 중심 은하의 억제에 나타나는가?
• RQ3 오래된, 억제된 저질량 중심 은하가 강력한 형성 편향에 의해 예측된 것처럼 오래되고 느리게 형성된 헬로에 선호적으로 위치하는가?
• RQ4 그룹 찾기 알고리즘의 잘못 분류로 인해 중심 및 위성의 관측된 억제 분율이 얼마나 편향되는가?
• RQ5 고정된 헬로 질량과 은하 빛기여도에서 중심 은하의 억제 분율이 환경과 어떻게 상관되는가?

주요 결과

• 고정된 헬로 질량에서 저질량 중심 은하($M_* \leq 10^{10.0} M_\bigodot/h^2$)는 억제 분율과 대규모 환경 간에 상관관계가 없음을 보이며, 이는 강력한 형성 편향 예측과 모순된다.
• 고질량 중심 은하의 경우, 고정된 $M_*$와 헬로 질량에서 $f_{\rm Q}$와 환경 간에 약한 양의 상관관계가 존재하여 경미한 환경 의존성이 있음을 시사한다.
• 전반적인 $f_{\rm Q}$–$\rho$ 상관관계는 주로 환경에 따른 헬로 질량 함수의 의존성에 의해 주로 결정되며, 이는 고밀도 지역에서 위성 은하의 비율이 증가하기 때문이다.
• 고정된 $M_*$에서 억제된 중심 은하의 평균 항성 연령은 환경과 무관한 반면, 저질량 헬로의 형성 시점은 크게 다름을 보여, 은하와 헬로의 형성 역사 간의 분리됨을 시사한다.
• 그룹 찾기 알고리즘이 관측된 위성 억제 분율에 10퍼센트 이상의 편향을 유도하지만, 순도와 완전성 매개변수를 사용한 통계 보정(Eq. 13–15)을 통해 진정된 값을 회복할 수 있다.
• 시뮬레이션 결과, 최근 은하 성장과 최근 헬로 성장 간의 상관관계가 있다면, 저질량 중심 은하에서의 상관관계 부재는 그들의 억제가 헬로 형성 역사와 연결되어 있지 않음을 시사한다.