[논문 리뷰] Virgo Filaments II: Catalog and First Results on the Effect of Filaments on galaxy properties

G. Castignani, Benedetta Vulcani외 13명|arXiv (Cornell University)|2021. 10. 26.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 112인용 수 30

한 줄 요약

이 논문은 바이로 클러스터의 12 비알리 반경 이내 약 7,000개의 은하를 포함하는 종합적인 카탈로그를 제시하며, 단층적 접근법을 사용해 13개의 필라멘트를 규명한다. 필라멘트는 현장보다 조기형 은하 비율이 높은 전이 환경으로 작용하며, 은하의 형상-밀도 관계가 은하가 클러스터에 진입하기 이전부터 이미 시작됨을 시사한다. 또한 모든 은하 및 필라멘트 데이터를 공개적으로 제공한다.

ABSTRACT

Virgo is the nearest galaxy cluster; it is thus ideal for studies of galaxy evolution in dense environments in the local Universe. It is embedded in a complex filamentary network of galaxies and groups, which represents the skeleton of the large scale Laniakea supercluster. Here we assemble a comprehensive catalog of galaxies extending up to ~12 virial radii in projection from Virgo to revisit the Cosmic Web structure around it. This work is the foundation of a series of papers that will investigate the multi-wavelength properties of galaxies in the Cosmic Web around Virgo. We match spectroscopically confirmed sources from several databases and surveys including HyperLeda, NASA Sloan Atlas, NED, and ALFALFA. The sample consists of ~7000 galaxies. By exploiting a tomographic approach, we identify 13 filaments, spanning several Mpc in length. Long > 17 Mpc/h filaments, tend to be thin (< 1 Mpc/h in radius) and with a low density contrast (< 5), while shorter filaments show a larger scatter in their structural properties. Overall, we find that filaments are a transitioning environment between the field and cluster in terms of local densities, galaxy morphologies, and fraction of barred galaxies. Denser filaments have a higher fraction of early type galaxies, suggesting that the morphology-density relation is already in place in the filaments, before galaxies fall into the cluster itself. We release the full catalog of galaxies around Virgo and their associated properties.

연구 동기 및 목표

• 바이로 클러스터에서 12 비알리 반경까지 확장된 완전한 다파장 은하 카탈로그를 구축하여 그 환경을 연구하기 위해.
• 단층적 방법을 사용하여 바이로 주변의 우주망 구조에서 대규모 필라멘트 구조를 식별하고 특성화하기 위해.
• 필라멘트 환경이 은하의 형상, 항성 형성, 기체 함량과 같은 성질에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 미래의 다파장 연구를 위해 은하 위치, 적색이동, 환경적 성질, 필라멘트 소속 플래그를 포함한 공개 카탈로그를 제공하기 위해.
• 필라멘트 환경이 국소 밀도 이외의 독립적인 영향을 은하 진화에 미치는지 확인하기 위해.

제안 방법

• HyperLeda, NED, NASA-Sloan Atlas, ALFALFA 조사에서 확보한 스펙트로스코픽 데이터를 통합하여 균일한 은하 샘플을 구성하기 위해.
• 은하 과밀도와 공간적 군집을 기반으로 필라멘트를 식별하기 위해 단층적 접근법을 사용하여 우주망의 구조를 재구성하기 위해.
• 국소 환경를 정량화하기 위해 포isson 불확실성을 고려한 2차원 및 3차원 국소 수밀도(n5,2D 및 n5,3D)를 계산하기 위해.
• 은하의 필라멘트 소속을 필라멘트 뼈대에서 2 h−1 Mpc 이내로 정의하고, 공간적 및 운동학적 기준에 따라 클러스터/그룹/순수 현장 플래그를 할당하기 위해.
• 반경 속도 정확도를 향상시키기 위해 Steer 등(2017)의 적색이동 독립적 거리 추정치와 Mould 등(2000)의 모델 기반 속도를 적용하기 위해.
• 3차원 환경 분석을 용이하게 하기 위해 은하를 슈퍼거대좌표(X, Y, Z)로 매핑하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 바이로 클러스터 주변의 우주망의 대규모 구조는 어떠한가? 그리고 별개의 필라멘트는 몇 개인가?
• RQ2 은하의 형상, 항성 형성, 기체 함량 등의 성질이 현장, 필라멘트, 그룹, 클러스터와 같은 다양한 환경에서 어떻게 변화하는가?
• RQ3 필라멘트 환경이 국소 밀도와는 별개로 은하 진화에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ4 은하가 바이로 클러스터에 진입하기 이전에 이미 필라멘트에서 형상-밀도 관계가 형성되어 있는가?
• RQ5 필라멘트 뼈대에서 다양한 거리에 위치한 은하의 기체 저장소(HI, CO) 분포는 어떠한가?

주요 결과

• 연구는 길이 약 ∼17 h−1 Mpc에 이르는 13개의 별개 필라멘트를 식별하였으며, 긴 필라멘트는 더 얇고(반지름 < 1 h−1 Mpc), 덜 조밀한(대비 < 5) 경향을 보였다.
• 필라멘트는 현장과 클러스터 사이의 전이 환경을 대표하며, 국소 밀도에 따라 은하의 형상 및 바 형태 비율이 체계적으로 변화함을 보였다.
• 더 조밀한 필라멘트에서는 조기형 은하 비율이 더 높아, 형상-밀도 관계가 클러스터 유입 이전에 이미 필라멘트에서 형성되어 있음을 시사한다.
• 필라멘트에 있는 은하는 현장 은하보다 더 질량이 크고, 더 빨갛고, 기체 비율이 낮아 환경적 억제 과정과 일치한다.
• 크로스-식별, 적색이동, 환경적 성질, 필라멘트 소속 플래그를 포함한 7,000개의 은하가 포함된 카탈로그가 제작되었으며, 기계가 읽을 수 있는 형식으로 모두 공개되었다.
• 데이터는 필라멘트 은하가 확장된 Hα 발광과 변형된 기체 저장소를 가지며, 항성 형성 및 냉각 과정에 강력한 환경적 영향을 받고 있음을 시사한다.