[논문 리뷰] Morphological Segregation in the Surroundings of Cosmic Voids

E. Ricciardelli, A. Cava외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 08. 29.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 슬론 디지털 천문도감 제7차 데이터 배포를 이용하여 우주 공허 주변의 은하 형상에 대해 조사하며, 공허 내 은하가 평균 밀도 지역의 은하보다 형상적으로 후기형임을 발견한다. 이는 은하 질량에 독립적인 환경적 영향을 시사한다. 더 큰 공허에서는 2 Rvoid까지 후기형 및 은하 형성 활동이 활발한 은하의 비율이 높으며, 이는 공허의 크기가 은하 진화에 영향을 준다는 것을 나타낸다.

ABSTRACT

We explore the morphology of galaxies living in the proximity of cosmic voids, using a sample of voids identified in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7. At all stellar masses, void galaxies exhibit morphologies of a later type than galaxies in a control sample, which represent galaxies in an average density environment. We interpret this trend as a pure environmental effect, independent of the mass bias, due to a slower galaxy build-up in the rarefied regions of voids. We confirm previous findings about a clear segregation in galaxy morphology, with galaxies of a later type being found at smaller void-centric distances with respect to the early-type galaxies. We also show, for the first time, that the radius of the void has an impact on the evolutionary history of the galaxies that live within it or in its surroundings. In fact, an enhanced fraction of late-type galaxies is found in the proximity of voids larger than the median void radius. Likewise, an excess of early-type galaxies is observed within or around voids of a smaller size. A significant difference in galaxy properties in voids of different sizes is observed up to 2 Rvoid, which we define as the region of influence of voids. The significance of this difference is greater than 3sigma for all the volume-complete samples considered here. The fraction of star-forming galaxies shows the same behavior as the late-type galaxies, but no significant difference in stellar mass is observed in the proximity of voids of different sizes.

연구 동기 및 목표

• 우주 공허 주변의 은하 형상이 평균 밀도 환경과 비교하여 어떻게 달라지는지 조사하기 위해.
• 공허의 크기가 공허 내 또는 그 주변의 은하의 형상 및 은하 형성 성질에 영향을 미치는지 확인하기 위해.
• 저밀도 지역 내 은하 진화에서 질량에 의존하는 편향과 환경적 영향을 분리하기 위해.
• 공허의 영향 범위를 정의하고, 이는 2 Rvoid까지로 하며, 이 범위 내에서 은하 형상의 분리가 통계적으로 유의미한지 정량화하기 위해.

제안 방법

• 슬론 디지털 천문도감 제7차 데이터에서 은하 분포를 기반으로 우주 공허를 식별하였다.
• 은하를 형상 유형(초기형 대 후기형)과 은하 형성 활동으로 분류하였으며, 은하 질량을 제어 변수로 사용하였다.
• 환경적 영향를 분리하기 위해 공허 환경 내 은하 집단을 평균 밀도 지역의 대조 샘플과 비교하였다.
• 공허의 크기(중위수 반경 이상 및 이하)로 분할하여 은하 형상과 은하 형성의 차이를 분석하였다.
• 영향 범위를 2 Rvoid까지로 정의하고, 이 범위 내에서 은하 비율의 차이에 대한 통계적 유의성을 평가하였다.
• 통계적 탄력성을 확보하기 위해 체적 완전 샘플을 사용하였으며, 유의성 검정(3σ 이상 결과에 대해 p < 0.001)을 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 우주 공허 주변의 은하는 평균 밀도 환경의 은하와 비교하여 다른 형상 유형을 보이는가?
• RQ2 공허 내에서의 형상 분리가 은하 질량에 독립적인가? 이는 순수한 환경적 영향을 시사하는가?
• RQ3 우주 공허의 크기가 주변의 후기형 및 은하 형성 활동이 활발한 은하 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 공허의 영향 범위는 어느 정도이며, 이는 은하 집단의 형상 차이가 유의미한 영역으로 정의되는가?
• RQ5 은하 질량을 통제한 후에도 서로 다른 크기의 공허 간에 은하 성질에 유의미한 차이가 존재하는가?

주요 결과

• 공허 주변의 은하는 은하 질량에 독립적으로 평균 밀도 지역의 은하보다 형상적으로 후기형이며, 이는 순수한 환경적 영향를 시사한다.
• 중위수 반경보다 큰 공허 주변에서는 2 Rvoid까지 후기형 은하의 과잉 비율이 유의미하게 관측된다.
• 반대로, 중위수 반경 이하의 작은 공허는 주변에서 초기형 은하의 비율이 높아 보인다.
• 모든 체적 완전 샘플에서 큰 공허와 작은 공허 내 은하 간의 형상 차이는 3σ 이상의 유의미성 수준에서 통계적으로 유의미하다.
• 은하 형성 활동을 보이는 은하의 비율도 후기형 은하와 동일한 경향을 보이며, 더 큰 공허 주변에서 더 높은 빈도로 나타난다.
• 다른 크기의 공허 주변에서 은하 질량 분포에 유의미한 차이가 관측되지 않아, 형상 분리가 질량 편향에 의해 유도되지 않는다는 점을 확인한다.