[论文解读] Spectroscopically Confirmed Large-Scale Structures Associated to a z=0.83 Cluster

Masayuki Tanaka, Tadayuki Kodama+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究通过光谱确认了在红移 z ≈ 0.83 处 RXJ0152.7–1357 星系团周围的大尺度结构，识别出两条显著丝状结构，分别位于 z ≈ 0.837 和 z ≈ 0.844。通过红序列星系的复合光谱分析发现，星系团内的红序星系无近期恒星形成活动，而星系群和场区的红序星系则表现出正在进行或近期恒星形成的迹象，表明星系群环境中的星系相互作用可能导致了快速熄灭。

ABSTRACT

(Abridged) We present a discovery of definitive large-scale structures around RXJ0152.7--1352 at z=0.83 based on spectroscopic redshifts. In our previous papers, we reported a photometric identification of the large-scale structures at z~0.8. A spectroscopic follow-up observation was carried out on 8 selected regions covering the most prominent structures to confirm their association to the main cluster. In six out of the eight fields, a well isolated peak is identified in the distribution of spectroscopic redshifts at or near the cluster redshift. This is strong evidence for the presence of large-scale structures associated to the main cluster at z=0.83. We then investigate stellar populations of galaxies in the structures. The composite spectra are constructed from a number of red member galaxies on the colour-magnitude sequence. We consider three representative environments -- cluster, group, and field. The ``cluster'' red galaxies do not show any sign of on-going or recent star formation activities and the passive evolution can naturally link them to the present-day red sequence galaxies in the Sloan Digital Sky Survey. In contrast, the red galaxies in ``groups'' and in the ``field'' tend to show signs of remaining and/or recent star formation activities characterized by weak [OII] emissions and/or strong H delta absorptions. Our current data seem to favour a scenario that star formation is truncated in a short time scale (<1Gyr). This would imply that galaxy-galaxy interactions are responsible for the truncation of star formation.

研究动机与目标

• 利用光谱红移确认在高红移星系团 RXJ0152.7–1357（z = 0.83）周围由光度法识别的大尺度结构。
• 研究星系演化对环境的依赖性，特别是星系团、星系群和场区环境中的恒星形成历史。
• 确定星系群环境中恒星形成是否迅速被截断，以及星系-星系相互作用是否为熄灭机制。
• 将不同环境中红序星系的恒星族性质与本地 SDSS 数据及演化模型进行比较。

提出的方法

• 利用昴星团望远镜上的 FOCAS 进行深度光谱观测，获取 RXJ0152.7–1357 周围八个区域中 161 个星系的红移。
• 将光谱红移与 Demarco 等人（2005）和 Jørgensen 等人（2005）的现有数据结合，形成包含 347 个星系的样本。
• 从星系团、星系群和场区的红序列星系中构建复合光谱，以分析综合恒星族性质。
• 测量 D4000 和 Hδ 吸收线深度，作为近期恒星形成和被动演化的指标。
• 将观测指标与演化合成模型预测值及 z = 0 时的 SDSS 数据比较，追踪演化趋势。
• 通过与光谱红移对比评估光度红移的可靠性，尤其针对红序星系与蓝序星系。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 RXJ0152.7–1357 周围 z ≈ 0.8 处先前通过光度法识别的大尺度结构是否代表真实、物理关联的结构？
• RQ2 在 z ≈ 0.83 时，星系团、星系群和场区环境中红序星系的恒星形成历史有何差异？
• RQ3 是否存在星系群环境中恒星形成被快速熄灭的证据？若存在，其物理机制可能是什么？
• RQ4 高红移红序星系的观测性质能否由本地红序列星系的被动演化解释？
• RQ5 光度红移在多大程度上能可靠地追踪星系环境，特别是对蓝序星系与红序星系？

主要发现

• 光谱红移确认了在 z ≈ 0.83 处存在大尺度结构，红移分布中在 0.82 至 0.85 之间出现尖锐峰值，表明与星系团相关的实际高密度区。
• 识别出两条显著丝状结构：一条位于 z ≈ 0.837，包含主星系团；另一条位于 z ≈ 0.844，可能正处于相互作用过程中。
• 在 z ≈ 0.83 处的星系团红序星系无近期或正在进行的恒星形成迹象，D4000 和 Hδ 指数与超过 1 Gyr 的被动演化一致。
• 星系群和场区环境中的红序星系表现出更强的 Hδ 吸收和更弱的 [OII] 发射，表明存在近期或正在进行的恒星形成活动。
• 数据支持一种情景：星系群环境中恒星形成被快速熄灭（ timescale <1 Gyr），星系-星系相互作用是可能的机制。
• 光度红移对红序星系可靠，但对蓝序星系可靠性较低，提示在未进行光谱验证的情况下，应谨慎使用光度红移研究布彻-奥姆勒效应。