[论文解读] The bright galaxy population of five medium redshift clusters. I. Color-Magnitude Relation, Blue Fractions and Visual Morphology

B. Ascaso, M. Moles+3 more|arXiv (Cornell University)|May 28, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 57被引用 10

一句话总结

本研究利用北欧光学望远镜的高分辨率成像，分析了五个中等红移星系团（z ≈ 0.15–0.25）中的明亮星系群体，以研究颜色-星等关系（CMR）、蓝星系分数及视觉形态。研究发现，至 z ≈ 0.25 为止，CMR 斜率与蓝星系分数均无显著演化，表明星系团星系的恒星种群与形态结构在此时期已基本确立，仅 A1878 显示出持续演化的迹象。

ABSTRACT

Using data of five clusters of galaxies within the redshift range 0.15 $\leq$ z $\leq$ 0.25, imaged with the Nordic Optical Telescope (NOT) in the central $\approx$ 1 Mpc$^2$ in very good seeing conditions, we have performed an exhaustive inspection of their bright galaxy population. That range of redshift, where only a small amount of data with the required resolution and quality is available, is particularly important for the understanding of the formation and evolution of clusters of galaxies. We have inspected the color-magnitude relation (CMR) for those clusters and measured the blue fraction of galaxies in their cores to check for evidence of evolution as found in other works. Moreover, the visual classification of the galaxy morphology has been performed and the morphology-radius relation has been examined We have not found signs of evolution neither in the slope of the CMR nor in the blue fraction of galaxies. A diversity of situations regarding those parameters and in the morphological mixing has been noticed, with two out of five clusters containing a dominant late-type core population. The cluster A1878 stands out as some of its properties differ from those of the other clusters in the sample. No clear signs of evolution appear in our analysis. The data support the view that the morphology and the stellar content of the galaxies in our clusters have been already settled at z $\sim$ 0.2. Only the fraction of interacting galaxies in the clusters appear to be larger than in clusters like Coma although the number of clusters in the sample is small to give a definitive conclusion.

研究动机与目标

• 调查中等红移星系团（z ≈ 0.15–0.25）中颜色-星等关系（CMR）的演化，该红移范围目前缺乏高质量数据。
• 测量星系团核心区域星系的蓝星系分数，以检验布彻-奥姆勒效应的迹象，并评估此时期星系种群演化是否仍在进行。
• 进行视觉形态分类，并检验形态-半径关系，以评估结构演化与环境影响。
• 将本样本中星系相互作用的发生率与本地星系团（如后发星系团）进行比较，以评估环境转化过程。

提出的方法

• 利用北欧光学望远镜（NOT）在 Gunn-r 和 Bessel-B 波段获取深度高分辨率成像，覆盖五个星系团中心 ≈1 Mpc 区域。
• 基于结构外观进行星系形态的视觉分类，区分早型（E/S0）与晚型（S/Irr）星系。
• 通过拟合红序列星系的星等-颜色关系来量化颜色-星等关系（CMR），并测量其斜率与色散。
• 将蓝星系分数计算为星系团核心区域内蓝星系（B−r > 0.8）与总明亮星系数的比值，采用绝对星等限幅样本（MV ≤ -20）。
• 利用 f 参数（一种潮汐畸变的形态学指标）评估星系相互作用，并与后发星系团的中位值进行比较。
• 在不同星系团之间比较结果，以识别异常值，并评估形态混合与环境影响的趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 与低红移或高红移星系团相比，z ≈ 0.15 至 z ≈ 0.25 之间颜色-星等关系（CMR）的斜率是否发生演化？
• RQ2 在 z ≈ 0.2 的星系团中是否存在布彻-奥姆勒效应（蓝星系分数随红移增加）的证据，表明星系演化仍在进行？
• RQ3 星系形态组成（早型与晚型星系）在星系团样本中如何变化？是否存在形态分离随半径变化的趋势？
• RQ4 这些中等红移星系团中相互作用星系的比例是否高于本地后发星系团，暗示环境转化过程增强？
• RQ5 个别星系团（如 A1878）是否与样本其余部分相比表现出独特的演化特征？

主要发现

• 颜色-星等关系（CMR）的斜率在样本中无显著演化，各星系团中位 f 值分别为：A2658 为 -1.39，A1643 为 -1.92，A1878 为 -1.60，A2111 为 -1.67，A1952 为 -1.29，均大于 -2，表明相互作用系统发生率高于后发星系团。
• 星系团核心区域星系的蓝星系分数与低红移 SDSS 星系团中观测到的值一致，至 z ≈ 0.25 无显著演化，表明布彻-奥姆勒效应在此红移未显现。
• 星系团 A1878 展现出显著偏高的蓝星系分数与主导的晚型星系核心群体，且集中参数较低，表明其可能正处于结构或环境演化的进程中。
• 样本中形态混合范围广泛，与低红移及高红移星系团观测结果相似，早型与晚型星系的分布无明显演化趋势。
• 相互作用星系的中位 f 参数显著高于后发星系团，表明样本中相互作用发生率更高，尽管样本量较小，结论尚不完全确定。
• 总体而言，CMR 斜率、蓝星系分数与形态结构在 z ≈ 0.2 与低红移之间均无明显演化，支持明亮星系团星系的恒星种群与形态在 z ≈ 0.2 时已基本稳定的观点。