[논문 리뷰] Fossil Groups in the Millennium Simulation: Their environment and its evolution

Eugenia Díaz-Giménez, Ariel Zandivarez외 4명|Scientific Electronic Library Online (São Paulo Research Foundation, Latin American and Caribbean Center on Health Sciences Information, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico)|2010. 12. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 36인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 밀레니엄 시뮬레이션을 사용하여 고생물군과 정상군의 은하군을 분석하여, 고생물군은 질량과 형성 시기를 보정한 후에도 약 2.5 rvir 부근에서 더 이른 시기의 집합으로 인해 뚜렷한 국소 밀도 돌출부를 보이며 이른 시기 형성된다는 것을 발견했다. 이 환경적 차이점은 조건부 형성 외에도 주변 환경이 고생물군 형성에 핵심적인 역할을 한다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

Fossil systems are defined to be X-ray bright galaxy groups with a 2-magnitude difference between their two brightest galaxies within half the projected virial radius,and represent an interesting extreme of the population of galaxy agglomerations.However,the physical conditions and processes leading to their formation are still poorly constrained.We compare the outskirts of fossil systems with that of normal groups to understand whether environmental conditions play a significant role in their formation.We study galaxy groups in both,numerical simulations and observations.We use a variety of statistical tools including the spatial cross-correlation function and the local density parameter Δ_5 to probe differences in the density and structure of the environments of normal and fossil systems in the Millennium simulation.We find that the number density of galaxies surrounding fossil systems evolves from greater than that observed around normal systems at z=0.69, to lower than the normal systems by z=0.Both fossil and normal systems exhibit an increment in their otherwise radially declining local density measure (Δ_5) at distances of order 2.5r_{vir} from the system centre.We show that this increment is more noticeable for fossil systems than normal systems and demonstrate that this difference is linked to the earlier formation epoch of fossil groups.Despite the importance of the assembly time, we show that the environment is different for fossil and non-fossil systems with similar masses and formation times along their evolution.We also confirm that the physical characteristics identified in the Millennium simulation can also be detected in SDSS observations.Our results confirm the commonly held belief that fossil systems assembled earlier than normal systems but also show that the surroundings of fossil groups could be responsible for the formation of their large magnitude gap.

연구 동기 및 목표

• 환경 조건이 이른 형성 외에도 고생물군 형성에 기여하는지 조사하기.
• 우주론적 시뮬레이션에서 고생물군과 정상군의 대규모 및 국소 환경을 비교하기.
• 고생물군에서 관측된 등급 갭이 질량이나 형성 시기 외에 고유한 환경적 차이 때문인지 평가하기.
• SDSS에서 확보한 관측 데이터를 사용하여 시뮬레이션 결과를 검증하고, 환경적 특징의 탐지 가능성을 확인하기.
• 통계적 도구를 활용하여 질량과 형성 시기가 일치하는 경우에도 z=0에서 환경적 구조에 기반해 고생물군을 식별할 수 있는지 평가하기.

제안 방법

• 고생물군과 정상군 간의 은하 군집 차이를 정량화하기 위해 공간 상관 함수를 적용하기.
• 군집 중심 부근에서 약 5 rvir까지의 반경 방향 밀도 프로파일을 측정하기 위해 국소 밀도 파라미터 Δ₅를 사용하기.
• 적색편이 스크래치(z=0.69에서 z=0까지)를 통해 국소 밀도 프로파일의 진화를 추적하여 시간적 변화 관찰하기.
• 자기질량과 집합 시간이 일치하는 고생물군과 정상군의 서브샘플을 구성하여 환경적 영향을 분리하기.
• 형성 시기의 영향을 분리하기 위해 통계적 검정을 수행하기.
• 시뮬레이션된 국소 밀도 프로파일을 SDSS에서 확보한 4개의 고생물군과 4개의 정상군의 투영 관측 결과와 비교하여 결과를 검증하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고생물군은 질량과 형성 시기가 유사한 정상군과 비교해 다른 환경에 위치하는가?
• RQ2 고생물군의 국소 밀도 프로파일은 z=0.69에서 z=0까지 어떻게 진화하는가? 그리고 약 2.5 rvir 부근에서 관측된 돌출부는 무엇에 의해 유도되는가?
• RQ3 고생물군에서 관측된 국소 밀도 증가 특징은 형성 시기 때문인지, 고유한 환경적 구조 때문인가?
• RQ4 국소 밀도 프로파일은 z=0에서 은하 시스템의 형성 시기를 통계적으로 식별하는 데 도구로 사용될 수 있는가?
• RQ5 시뮬레이션에서 관측된 환경적 특징은 실제 관측 데이터에서 탐지 가능한가?

주요 결과

• 고생물군은 정상군보다 더 뚜렷하고 날카로운 국소 밀도 돌출부를 약 2.5 rvir 부근에서 보이며, 이는 모든 적색편이에서 지속된다.
• 국소 밀도 돌출부의 진폭은 형성 시기와 강하게 상관되며, 질량을 보정한 후에도 이른 시기 형성된 군집일수록 더 큰 돌출부를 보인다.
• 자기질량과 집합 시간이 일치하는 경우에도 고생물군은 외곽에서 더 높은 국소 밀도를 보이며, 이는 고유한 환경적 차이를 시사한다.
• 국소 밀도 프로파일의 진화는 돌출부가 적색편이가 증가함에 따라 바깥쪽으로 이동하고 진폭이 감소함을 보여주며, 이는 군집 외곽으로 유입되는 동적인 은하의 유입을 시사한다.
• 상관 함수 분석은 고생물군 주변의 강화된 군집화가 질량이나 형성 시기 때문만은 아니며, 고유한 환경적 구조를 반영한다는 것을 확인한다.
• SDSS에서 확보한 관측된 고생물군의 투영 국소 밀도 프로파일은 시뮬레이션과 유사한 돌출부를 보이며, 이는 저통계적 데이터임에도 불구하고 이 특징이 실제 데이터에서 측정 가능하다는 것을 확인한다.