[論文レビュー] SDSS DR7 superclusters. Morphology

M. Einasto, L. J. Liivamägi+6 more|arXiv (Cornell University)|May 11, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 90被引用数 30

ひとこと要約

本研究では、SDSS DR7調査の300個以上の銀河からなるスーパークラスターの形態を、等光度密度場とミンコフスキー関数を用いて分析し、大多数のスーパークラスターが明確な形態的タイプ（クモ、マルチスパイダー、フィラメント、マルチブランチフィラメント）を示す繊維状の構造であることが明らかになった。主な発見として、より細長いスーパークラスターは、より明るく、より多くの銀河を含み、内部構造もより複雑であることが示され、初期条件および大規模環境の影響を受けて多様な進化の道筋をたどっていることが示唆された。

ABSTRACT

We study the morphology of a set of superclusters drawn from the SDSS DR7. We calculate the luminosity density field to determine superclusters from a flux- limited sample of galaxies from SDSS DR7, and select superclusters with 300 and more galaxies for our study. The morphology of superclusters is described with the fourth Minkowski functional V3, the morphological signature (the curve in the shapefinder's K1-K2 plane) and the shape parameter (the ratio of the shapefinders K1/K2). We investigate the supercluster sample using multidimensional normal mixture modelling, and use Abell clusters to identify our superclusters with known superclusters and to study the large-scale distribution of superclusters. The superclusters in our sample form three chains of superclusters; one of them is the Sloan Great Wall. Most superclusters have filament-like overall shapes. Superclusters can be divided into two sets; more elongated superclusters are more luminous, richer, have larger diameters, and a more complex fine structure than less elongated superclusters. The fine structure of superclusters can be divided into four main morphological types: spiders, multispiders, filaments, and multibranching filaments. We present the 2D and 3D distribution of galaxies and rich groups, the fourth Minkowski functional, and the morphological signature for all superclusters. Widely different morphologies of superclusters show that their evolution has been dissimilar. A study of a larger sample of superclusters from observations and simulations is needed to understand the morphological variety of superclusters and the possible connection between the morphology of superclusters and their large-scale environment.

研究の動機と目的

• SDSS DR7調査におけるスーパークラスターの形態を、高度な幾何学的および統計的手法を用いて特徴づけること。
• スーパークラスターの形態的タイプを特定し、明るさ、豊かさ、直径などの物理的性質と関連付けること。
• スーパークラスターの形態と宇宙のスケール構造（コズミック・ウェブ）における大規模分布との関連を調査すること。
• 観測されたスーパークラスター構造をシミュレーションと比較し、進化の多様性を評価すること。
• 局所的および高赤方偏移のスーパークラスターを比較するための形態的フレームワークを提供すること。

提案手法

• SDSS DR7のフラックス制限サンプルから等光度密度場を構築し、300個以上の銀河を含むスーパークラスターを同定する。
• スーパークラスターの形態的複雑性を測定するために、第4のミンコフスキー関数 $V_3$ を適用する。
• 形態的シグネチャーや形状パラメータ $K_1/K_2$ を計算するために、シェイプファインダーズ $K_1$ と $K_2$ を用いる。
• 多次元正規混合モデルを用いて、スーパークラスター集団内の構造的サブタイプを同定する。
• スーパークラスターをアベルクラスターとクロスアイデンティフィケーションし、観測された構造と既知のスーパークラスターを結びつけ、大規模分布を評価する。
• すべてのスーパークラスターについて、銀河および豊富なグループの2次元および3次元分布、ならびに形態的指標を可視化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSS DR7調査におけるスーパークラスターの支配的形態的タイプは何か？
• RQ2 スーパークラスターの形態的性質は、明るさ、豊かさ、直径とどのように相関しているか？
• RQ3 スーパークラスターの形態は、その大規模環境およびコズミック・ウェブ構造をどの程度反映しているか？
• RQ4 スーパークラスターの形態的多様性は、形成および進化歴の違いと関連していると見なせるか？
• RQ5 観測されたスーパークラスター形態は、宇宙論的シミュレーションで予測されたものとどのように比較できるか？

主な発見

• サンプル内の大多数のスーパークラスターは、全体としてフィラメント状の形状を示しており、3本の主要な鎖状構造が特定され、スローン・グレートウォールを含む。
• より細長いスーパークラスターは、それより短いものと比較して、顕著に明るく、より多くの銀河を含み、直径も大きいことが判明した。
• スーパークラスターの微細構造は、4つの主要な形態的タイプに分類できる：クモ、マルチスパイダー、フィラメント、マルチブランチフィラメント。
• スローン・グレートウォール内のスーパークラスター SCl 061 は、まだシミュレーションで再現されていない例外的な形態を示しており、より大規模な体積のシミュレーションの必要性を強調している。
• マルチスパイダーおよびマルチブランチフィラメントのような複雑な形態のスーパークラスターは、より高い内部構造的複雑性と、より高い豊かさに関連している。
• より細長いスーパークラスターは、より明るく、より複雑であるという明確な二択のスーパークラスター群の区別が得られ、進化の異なる道筋があることが示唆された。