[論文レビュー] How `heredity' and `environment' shape galaxy properties

G. De Lucia|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、銀河の性質が、初期条件および合体歴という内的要因（『遺伝』）と、宇宙構造内での位置および降着歴という外部要因（『育成』）の両者によってどのように決定されるかを調査する。宇宙論的シミュレーションに基づく半解析モデルを用いて、クラスタ内での銀河の年齢、金属量、色勾配は、初期のハロー形成と段階的環境的抑制の組み合わせによって生じることを示している。中心銀河は、早期の降着と長期間にわたる星形成抑制のため、より古く、金属量がより高い。

ABSTRACT

In this review, I give a brief summary of galaxy evolution processes in hierarchical cosmologies and of their relative importance at different masses, times, and environments. I remind the reader of the processes that are commonly included in modern semi-analytic models of galaxy formation, and I comment on recent results and open issues.

研究の動機と目的

• 宇宙時間にわたる銀河の性質を形作る初期条件（『遺伝』）と環境的プロセス（『育成』）の相対的役割を解明すること。
• ダークマターハローの質量蓄積歴と空間的環境（例：クラスタ中心対外縁部）の両方が銀河の進化に与える依存度を定量化すること。
• 合体歴および降着タイミングが、年齢、金属量、色といった星族の性質に与える影響を評価すること。
• 降着歴およびハロー蓄積バイアスの重要性を強調することで、従来のクラスタ中心からの研究の限界を評価すること。
• 合体木と環境依存の物理的プロセスを用いて、観測的傾向を解釈するフレームワークを提供すること。

提案手法

• 階層的構造形成の高解像度N体シミュレーションに基づく銀河形成の半解析モデルを用いる。
• 銀河の前身歴史を追跡するための合体木を用い、合体活動の代理指標として『前身の有効数』を定義する。
• ディスク不安定性、合体、AGNフィードバックといった物理的プロセスを統合し、異なる環境における銀河進化をモデル化する。
• 銀河の性質（年齢、金属量、色、質量）をクラスタ中心からの距離および降着赤方偏移の関数として分析し、環境的要因を分離する。
• ディスク不安定性チャネルの有無を比較することで、それらがバルジ形成および銀河形態に与える影響を評価する。
• ハロー質量関数および降着歴を用いて、銀河の性質とダークマターハローの形成時刻および環境とを結びつける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 年齢、金属量、色といった銀河の性質が、初期条件（『遺伝』）と環境的プロセス（『育成』）のどちらにどれほど依存しているか。
• RQ2 階層的モデルにおいて、前身銀河の数（有効な合体数）は、最終的な銀河の星質量とどのようにスケーリングするか。
• RQ3 降着歴が、巨大クラスタ内での銀河性質の半径勾配をどのように決定づけているか。
• RQ4 宿主ダークマターハローの蓄積赤方偏移と、銀河性質の環境的傾向は、どの程度相関しているか。
• RQ5 濃度やスピンといったハローの性質は、大規模環境に依存する程度が高く、それが銀河進化にどのように反映されるか。

主な発見

• より質量の大きな銀河は、より高い有効な前身数を示しており、これはより顕著な合体イベントを経て形成されたことを示唆している。質量が大きいほどその数は増加する。
• 巨大クラスタの中心部に位置する銀河は、外縁部の銀河と比較して、平均的に古く、金属量が多く、赤い傾向がある。これは主に早期の降着と長期間にわたる環境的抑制による。
• 銀河性質の半径勾配は、質量分離の影響もあるが、中心銀河が早期に降着されたため、星形成が長期間にわたり抑制されたという点にも起因している。
• 濃度やスピンといったハローの性質は環境依存を示しており、高密度領域では早期の形成とより多くのマジョル合体が促進され、銀河進化に痕跡を残す。
• 銀河の降着赤方偏移は、現在のクラスタ中心からの距離と強く相関しており、環境が時間依存的プロセスによって銀河進化を形作っているという仮説を支持する。
• 合体木には多くの分岐があるが、最終的な銀河質量に顕著に寄与するのは僅か数個の質量の大きな前身であり、これはマジョル合体が銀河蓄積において支配的であることを強調する。