[论文解读] A Rich Cluster of Galaxies Near the Quasar B2 1335+28 at z=1.1: Color Distribution and Star-Formation Properties

Ichi Tanaka, Tōru Yamada+5 more|ArXiv.org|Jul 30, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用 14

一句话总结

本研究利用近红外与光学测光，确认了类星体 B2 1335+28 周围 z≈1.1 处存在一个富集星系团，其颜色分布广泛，60–80% 为蓝星系。研究识别出一条与早期型星系前身一致的被动演化颜色-星等序列，表明老星系中仍存在恒星形成活动，且该系统动力学上仍年轻，正在更大结构中持续形成。

ABSTRACT

We previously reported a significant clustering of red galaxies (R-K=3.5--6) around the radio-loud quasar B2 1335+28 at z=1.086. In this paper, we establish the existence of a rich cluster at the quasar redshift, and study the properties of the cluster galaxies through further detailed analysis of the photometric data. The color distribution of the galaxies in the cluster is quite broad and the fraction of blue galaxies (\sim 70%) is much larger than in intermediate-redshift clusters. Using evolutionary synthesis models, we show that this color distribution can be explained by galaxies with various amounts of star-formation activity mixed with the old stellar populations. Notably, there are about a dozen galaxies which show very red optical-NIR colors but also show significant UV excess with respect to passive-evolution models. They can be interpreted as old early-type galaxies with a small amount of star formation. The fact that the UV-excess red galaxies are more abundant than the quiescent red ones suggests that a large fraction of old galaxies in this cluster are still forming stars to some extent. However, a sequence of quiescent red galaxies is clearly identified on the R-K versus K color-magnitude (C-M) diagram. The slope and zero point of their C-M relation appear to be consistent with those expected for the precursors of the C-M relation of present-day cluster ellipticals when observed at z=1.1. We estimate the Abell richness class of the cluster to be R \sim 1. New X-ray data presented here place an upper limit of L_x < 2 10^{44} erg s^{-1} for the cluster luminosity. Inspections of the wider optical images reveal some lumpy structure, suggesting that the whole system is still dynamically young.

研究动机与目标

• 利用测光数据确认类星体 B2 1335+28 红移 z≈1.1 处星系团的存在。
• 研究星系团中星系的颜色分布与恒星形成特性，特别是蓝星系与红星系的比例。
• 确定星系团的测光红移，并评估前景结构的污染影响。
• 检查红星系的颜色-星等关系，并与本地星系团关系进行比较。
• 探索大尺度环境，评估星系团系统的动力学状态及其潜在演化过程。

提出的方法

• 获取并重新分析夏威夷大学 2.2 米望远镜与牛顿望远镜的近红外 K 波段成像数据。
• 将 K 波段数据与光学 R 及 I 波段成像结合，测量 K<19 星体的星系颜色与星等。
• 应用稳健的测光红移估计算法（Kodama et al. 1999），约束星系团红移，发现 z≈1.1 处存在显著峰值。
• 利用演化合成模型解释颜色分布，区分被动演化与恒星形成星系群体。
• 在 R-K 与 K 图中识别出颜色-星等序列，并测量其斜率、零点与离散度。
• 利用光学图像分析大尺度空间分布，检测到延伸的、不规则的结构，暗示星系团正在形成中。

实验结果

研究问题

• RQ1 类星体 B2 1335+28 红移 z≈1.1 处是否存在富集星系团？其确认的红移为何？
• RQ2 该星系团中蓝星系与红星系的比例是多少？与低红移星系团相比有何差异？
• RQ3 观测到的颜色分布是否可由被动演化与恒星形成星系的混合解释？这对星系演化有何启示？
• RQ4 星系团中是否存在明确的颜色-星等序列？其特性与本地星系团椭圆星系相比如何？
• RQ5 星系团的大尺度环境如何？是否存在动力学生命周期年轻或结构持续形成的迹象？

主要发现

• 在 z≈1.1 处确认存在一个富集星系团，其东西方向空间尺度约为 90 弧秒。
• 星系团中蓝星系比例达 60–80%，显著高于 z<0.5 星系团，表明在此红移下存在强烈的 Butcher-Oemler 效应。
• 在 R-K 与 K 图中识别出清晰的颜色-星等序列，R-K 的离散度约为 0.2 等，与早期型星系的被动演化模型一致。
• 颜色-星等关系的斜率与零点与当前星系团椭圆星系前身在 z=1.1 时的预测相符。
• 十余颗星系呈现非常红的光学-NIR 颜色，但具有显著的紫外过量，表明其拥有古老恒星种群，同时存在正在进行或近期发生的恒星形成（质量占比约几个百分点）。
• 星系团位于一个不规则、高密度的结构中，表明其动力学生命周期年轻，仍在形成中，可能属于更大规模的原超星系团的一部分。