[论文解读] Accurate number densities and environments of massive ultracompact galaxies at 0.02 < z < 0.3

F. Buitrago, Ignacio Ferreras+17 more|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 3

一句话总结

本研究利用GAMA、KiDS和VIKING巡天，在红移范围0.02 < z < 0.3内识别出22个大质量超紧凑星系（MUGs）。尽管MUGs分布在不同质量的环境之中，但其在质量更大的高密度区域中相对比例更高，表明其可能早期落入，然而部分MUGs仍位于低密度区域，暗示其低并合历史可能通过非密集星系团的其他机制实现。

ABSTRACT

Massive Ultracompact Galaxies (MUGs) are common at z=2-3, but very rare in the nearby Universe. Simulations predict that the few surviving MUGs should reside in galaxy clusters, whose large relative velocities prevent them from merging, thus maintaining their original properties (namely stellar populations, masses, sizes and dynamical state). We take advantage of the high-completeness, large-area spectroscopic GAMA survey, complementing it with deeper imaging from the KiDS and VIKING surveys. We find a set of 22 bona-fide MUGs, defined as having high stellar mass (>8x10^10 M_Sun) and compact size (R_e ~ 10^10 M_Sun Kpc^-2). Interestingly, a large fraction feature close companions -- at least in projection -- suggesting that many (but not all) live in the central regions of groups. Halo masses show these galaxies inhabit average-mass groups. As MUGs are found to be almost equally distributed among environments of different masses, their relative fraction is higher in more massive overdensities, matching the expectations that some of these galaxies fell in these regions at early times. However, there must be another channel leading some of these galaxies to an abnormally low merger history because our sample shows a number of objects that do not inhabit particularly dense environments. (abridged)

研究动机与目标

• 确定本地宇宙（z < 0.3）中大质量超紧凑星系（MUGs）的数密度及其环境分布。
• 检验幸存的MUGs是否如模拟预测的那样位于类似星系团的致密环境中，以防止并合。
• 探究MUGs是否倾向于位于高密度区域，以支持其早期落入大质量晕的假设。
• 评估部分MUGs是否避开致密环境，暗示其低并合历史存在其他解释机制。

提出的方法

• 利用高完整性和大覆盖面积的光谱巡天GAMA进行红移和恒星质量测量。
• 结合KiDS和VIKING巡天的深度成像，测量有效半径和紧凑度。
• 将MUGs定义为恒星质量 >8×10¹⁰ M☉ 且有效半径 R_e ~ 10^10 M☉ Kpc⁻² 的星系。
• 利用星系群星系图中的晕质量估计值，绘制大尺度环境图。
• 分析MUGs相对于星系群中心及投影伴星的空间分布。
• 评估不同晕质量区间中MUGs比例的环境依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在本地宇宙（z < 0.3）中，大质量超紧凑星系的数密度是多少？
• RQ2 MUGs主要分布在何种环境——星系团、星系群还是场区？
• RQ3 MUGs的相对比例是否随晕质量增加而上升，从而支持其早期落入致密区域的假设？
• RQ4 为何部分MUGs即使在预测需致密环境以避免并合的情况下，仍位于低密度区域？
• RQ5 对于未位于高密度区域的MUGs，何种机制可解释其低并合历史？

主要发现

• 本研究在红移范围0.02 < z < 0.3内识别出22个确凿的大质量超紧凑星系（MUGs），其恒星质量 >8×10¹⁰ M☉，且尺寸紧凑（R_e ~ 10^10 M☉ Kpc⁻²）。
• 大量MUGs在投影上显示有近距离伴星，表明其通常位于星系群的中心区域。
• 晕质量估计显示，MUGs位于平均质量的星系群中，并非仅限于大质量星系团。
• MUGs在不同质量环境中的分布几乎均等，但其在质量更大的高密度区域中的相对比例更高，与早期落入致密区域的假设一致。
• 尽管存在此趋势，仍有一部分MUGs位于低密度环境中，表明其低并合历史可能通过非星系团环境的其他机制实现。