[论文解读] The stellar-to-halo mass relations of local galaxies segregated by color

Aldo Rodríguez-Puebla, V. Ávila-Reese+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 22, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 1

一句话总结

本研究分别推导了本地宇宙中蓝色和红色中心星系的星族-晕质量关系（SHMR），发现蓝色中心星系的Ms/Mh比率高于红色星系，尤其在logMh ≈ 12时，蓝色中心星系的比率可达~0.05（比红色星系高1.7倍）。结果表明，高 halo 质量下星形成抑制主要由晕质量驱动，低质量下则受环境效应（如星系团丰富度）影响。

ABSTRACT

We derive the stellar-to-halo mass relations, SHMR, of local blue and red central galaxies separately, as well as the fraction of halos hosting blue/red central galaxies. We find that: 1) the SHMR of central galaxies is segregated by color, with blue centrals having a SHMR above the one of red centrals; at logMh~12, the Ms/Mh ratio of the blue centrals is ~0.05, which is ~1.7 times larger than the value of red centrals. 2) The intrinsic scatters of the SHMRs of red and blue centrals are ~0.14 and ~0.11dex, respectively. The intrinsic scatter of the average SHMR of all central galaxies changes from ~0.20dex to ~0.14dex in the 11.3<logMh<15 range. 3) The fraction of halos hosting blue centrals at Mh=1E11Msun is 87%, but at 2x1E12Msun decays to ~20%, approaching to a few per cents at higher masses. The characteristic mass at which this fraction is the same for blue and red galaxies is Mh~7x1E11Msun. Our results suggest that the SHMR of central galaxies at large masses is shaped by halo mass quenching (likely through shock virial heating and AGN feedback), but group richness also plays an important role: central galaxies living in less dense environments quenched their star formation later or did not quench it yet. At low masses, processes that delay star formation without invoking too strong supernova-driven outflows could explain the high Ms/Mh ratios of blue centrals as compared to those of the scarce red centrals.

研究动机与目标

• 研究本地宇宙中蓝色与红色中心星系的星族-晕质量关系（SHMR）差异。
• 量化在不同晕质量下，宿主蓝色与红色中心星系的晕所占比例。
• 确定环境因素（如星系团丰富度或晕质量抑制）是否主导了观测到的SHMR差异。
• 评估蓝色与红色中心星系的SHMR固有弥散，并分析其与晕质量的关系。

提出的方法

• 作者基于颜色将本地中心星系划分为蓝色与红色两类，利用观测数据分别定义每类的星族-晕质量关系（SHMR）。
• 以晕质量（Mh）为自变量，星族质量（Ms）为因变量，对SHMR进行建模，拟合范围为11.3 < logMh < 15。
• 分别计算蓝色与红色中心星系的SHMR固有弥散，并通过合并两类数据得到所有中心星系的平均SHMR弥散。
• 利用观测到的星系计数与颜色分离，计算宿主蓝色中心星系的晕所占比例随晕质量的变化。
• 通过拟合观测到的比例演化，确定蓝色与红色中心星系比例相等的特征晕质量。
• 分析中考虑了观测偏差，并采用统计方法分离晕质量与环境对星形成抑制的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同晕质量下，蓝色与红色中心星系的星族-晕质量关系（SHMR）有何差异？
• RQ2 蓝色与红色中心星系的SHMR固有弥散是多少？其随晕质量如何变化？
• RQ3 随着晕质量增加，宿主蓝色中心星系的晕所占比例如何变化？在何种质量下该比例与红色中心星系相等？
• RQ4 何种物理机制（如晕质量抑制或环境效应）解释了蓝色与红色中心星系之间观测到的SHMR差异？

主要发现

• 在logMh ≈ 12时，蓝色中心星系的Ms/Mh比率约为0.05，比红色中心星系观测到的~0.03高出1.7倍。
• 红色中心星系的SHMR固有弥散约为0.14 dex，蓝色中心星系约为0.11 dex，表明蓝色星系的SHMR更稳定。
• 所有中心星系的平均SHMR固有弥散在晕质量范围11.3 < logMh < 15内，从~0.20 dex下降至~0.14 dex。
• 在Mh = 1×10¹¹ M☉时，87%的晕宿主蓝色中心星系，但在Mh = 2×10¹² M☉时，该比例下降至约20%，在更高质量下趋近于百分之几。
• 蓝色与红色中心星系比例相等的特征晕质量为Mh ≈ 7×10¹¹ M☉。
• 在高质质量下，晕质量抑制（可能通过激波加热与AGN反馈）起主导作用；而在低质量下，环境效应（如星系团丰富度）主导了星形成抑制。