[论文解读] 2MASS/SDSS Close Major-Merger Galaxy Pairs: Luminosity Functions and Merger Mass Dependence

D. Domingue, C. K. Xu+2 more|ArXiv.org|Jan 28, 2009

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

一句话总结

本研究利用2MASS和SDSS DR5数据识别出340对近距离大质量并合星系对（投影分离度5–20 h⁻¹ kpc，ΔKs ≤ 1 mag），并推导其Ks波段光度函数与微分对分数（DPFF）。研究发现，在10⁹至10¹¹.⁵ M☉的恒星质量范围内，DPFF近乎恒定，表明在10¹¹ M☉以下，大质量并合对占星系总数的约1.6%，且无质量依赖性，而更高质量星系的并合率则下降。

ABSTRACT

We select a close "major-merger candidate" galaxy pair sample in order to calculate the K_{s} luminosity function (LF) and pair fraction representative of the merger/interaction component of galaxy evolution in the local universe. The pair sample (projected separation 5 h$^{-1}$ kpc $\leq$ r $\leq$ 20 h$^{-1}$ kpc, $K_{s}$-band magnitude difference $Δ$$K_{s}$ $\leq$ 1 mag) is selected by combining the Two Micron All Sky Survey (2MASS) with the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Data Release 5 (DR5). The resulting data set contains 340 galaxies covering 5800 sq. degrees. A stellar mass function is also translated from the LF. A differential pair fraction displays nearly constant fraction of galaxy pairs as a function of galaxy mass from 10$^{9}$ to 10$^{11.5}$ M$_{\sun}$ . The differential pair fraction is less subject to absolute magnitude bias due to survey limitations than the standard total pair fraction. These results suggest that major-merger candidate pairs in the 0$

研究动机与目标

• 通过使用一组明确定义的近距离大质量并合候选样本，量化本地并合率及其与星系质量的依赖关系。
• 通过采用对通量或体积限制选择效应不敏感的微分对分数函数（DPFF），克服传统对分数测量中的偏差。
• 推导大质量并合对的Ks波段光度函数（LF），并转换为恒星质量函数，以评估不同质量尺度下的并合率。
• 将推导出的并合率与理论模型及其他先前研究进行比较，尤其旨在解决低质量对分数趋势的矛盾之处。
• 通过采用比以往2MASS/2dFGRS研究更庞大、更深的样本，最小化聚类与星等完整性的系统偏差。

提出的方法

• 结合2MASS与SDSS数据发布5（DR5）星表，识别投影分离度在5 h⁻¹ kpc至20 h⁻¹ kpc之间、Ks波段星等差ΔKs ≤ 1 mag的近距离星系对。
• 应用1/Vmax方法构建该对样本的Ks波段光度函数（LF），并校正调查体积与星等极限的影响。
• 将推导出的对LF与Kochanek等人（2001）的总星系LF进行比较，以在光度（质量）区间内计算微分对分数（DPFF）。
• 利用Ks波段与恒星质量的关系，将Ks波段LF转换为恒星质量函数，从而实现对质量依赖性并合率的分析。
• 通过结合DPFF与理论模拟中的并合 timescale 模型，估算单位体积的本地并合率。
• 通过将样本划分为孤立对与群集对，测试结果的稳健性，以评估环境对DPFF的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在本地宇宙（0 < z < 0.1）中，近距离大质量并合星系对的微分对分数（DPFF）如何随星系恒星质量变化？
• RQ2 对分数是否依赖于星系质量，特别是在10¹¹ M☉以下？与先前研究相比有何差异？
• RQ3 单位体积的本地并合率是多少？其随星系质量的变化趋势如何，特别是在M*以上与以下？
• RQ4 系统偏差（如聚类与星等完整性）如何影响先前研究中推导出的光度函数与DPFF？
• RQ5 推导出的并合率在多大程度上与理论模型及其他巡天的观测估计一致？

主要发现

• 在10⁹至10¹¹.⁵ M☉的恒星质量范围内，微分对分数（DPFF）几乎保持恒定，表明在此范围内并合概率与星系质量无显著依赖性。
• 对于质量低于10¹¹ M☉的星系，总体对分数约为1.6%，与Bell等人（2006）及XSH的先前估计一致。
• 单位体积的并合率（R_V）随星系质量超过10¹¹ M☉而下降，表明大多数并合发生在低质量系统中。
• 超过90%的本地并合被估计发生于质量小于10¹¹ M☉的星系中，凸显了低质量系统在并合活动中的主导地位。
• 本研究通过表明聚类与星等完整性偏差可能在早期2dFGRS研究（XSH）中导致低质量端DPFF的人为下降，解决了与先前工作的矛盾。
• 本研究采用更大样本与更深星等极限，显著降低了1/Vmax光度函数在暗端的偏差，从而得到更稳健且平坦的DPFF。