[论文解读] Are Halo and Galaxy Formation Histories Correlated?

Jeremy L. Tinker, Andrew Wetzel+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2011

Astronomy and Astrophysical Research被引用 25

一句话总结

本研究利用SDSS数据和N体模拟，探究星系形成历史是否与暗物质晕形成历史相关。结果发现，对于低质量中心星系，熄灭过程与晕组装偏移无关，与强组装偏移预测相矛盾；而整体的熄灭-环境相关性主要由密集环境中晕质量函数的变化所驱动。

ABSTRACT

The properties of dark matter halos, including mass growth, correlate with larger scale environment at fixed mass, an effect known as assembly bias. However, whether this environmental dependence manifests itself in galaxy properties remains unclear. We apply a group-finding algorithm to DR7 of the SDSS to estimate the halo mass of each galaxy and to decompose galaxies into those that exist at the centers of distinct halos and those that orbit as satellites within larger halos. Using the 4000-A break as a measure of star formation history, we examine the correlation between the quenched fraction of galaxies, f_q, and large-scale environment, rho. At all galaxy magnitudes, there is a positive, monotonic relationship between f_q and rho. We use the group catalog to decompose this correlation into the contribution from central and satellite galaxies as a function of halo mass. Because satellites are more likely to be quenched than central galaxies, the observed f_q-rho correlation is primarily due to variations of the halo mass function with environment, which causes a larger fraction of satellite galaxies at high rho. For low-mass central galaxies (Mgal

研究动机与目标

• 确定在固定晕质量下，星系熄灭（恒星形成停止）是否与暗物质晕形成历史相关。
• 分离晕质量函数与星系内在属性对观测到的熄灭-环境相关性的贡献。
• 检验晕中的组装偏移（即在固定质量下，形成历史影响属性）是否会在星系属性中体现。
• 评估低质量中心星系是否如强组装偏移所预测的那样，位于更老的晕中。
• 利用模拟星表校正组查找算法带来的熄灭分数测量偏差。

提出的方法

• 对SDSS数据发布7应用组查找算法，将星系分配至晕中，并将其分类为中心星系或卫星星系。
• 使用4000 Å断续作为恒星形成历史的代理，以测量熄灭分数 $f_{\rm Q}$。
• 将大尺度环境定义为10 $h^{-1}$ Mpc尺度上的局部星系密度，以区分于晕质量的影响。
• 利用高分辨率 $N$-体模拟，结合丰度匹配法分配星系光度，并模拟组查找偏差。
• 开发统计校正方程（公式11–15），通过纯度和完整性指标，从误分类组中恢复内在熄灭分数。
• 使用模拟星表校正校正结果，其中人工地将熄灭分配给卫星和中心星系，以检验观测到的 $f_{\rm Q}$ 中的偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 观测到的星系熄灭与大尺度环境之间的相关性，是由晕质量还是星系-晕形成历史的内在属性所驱动？
• RQ2 在暗物质晕中，若形成历史影响固定质量下的属性（即组装偏移），这种偏移是否会在低质量中心星系的熄灭中体现？
• RQ3 是否如强组装偏移所预测的那样，年老的、熄灭的低质量中心星系优先位于年老的、缓慢形成的晕中？
• RQ4 组查找算法的误分类在多大程度上导致了观测到的卫星熄灭分数的偏差？
• RQ5 在固定晕质量和星系光度下，中心星系的熄灭分数如何与环境相关？

主要发现

• 在固定晕质量下，低质量中心星系（$M_* \leq 10^{10.0} M_\bigodot/h^2$）的熄灭分数与大尺度环境之间无相关性，与强组装偏移预测相矛盾。
• 对于高质量中心星系，在固定 $M_*$ 和晕质量下，$f_{\rm Q}$ 与环境之间存在微弱但正相关，表明存在轻微的环境依赖性。
• 整体的 $f_{\rm Q}$–$\rho$ 相关性主要由晕质量函数的环境依赖性驱动，后者增加了密集区域中卫星星系的比例。
• 在固定 $M_*$ 下，熄灭中心星系的平均恒星年龄与环境无关，而低质量晕的形成时间则显著不同，表明星系与晕形成历史之间存在解耦。
• 组查找算法在观测到的卫星熄灭分数中引入了超过10%的偏差，但通过纯度和完整性参数（公式13–15）进行统计校正后，可恢复内在值。
• 模拟结果表明，若近期星系增长与近期晕增长相关，则低质量中心星系中缺乏相关性意味着其熄灭与晕形成历史无关。