[论文解读] Cookie-cutter halos: the remarkable constancy of the stellar mass function of satellite galaxies at 0.2<z<1.2

Tomer Tal, Ryan Quadri+3 more|arXiv (Cornell University)|May 19, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 3

一句话总结

本研究利用深度近红外测光的统计背景减去方法，测量了 0.2 < z < 1.2 范围内星系群中卫星星系的恒星质量函数。结果表明，在固定中心星系质量下，卫星质量函数表现出极强的红移独立性，表明其质量分布具有普适性，由中心星系质量主导，并可延伸至 z ≈ 1.2。

ABSTRACT

We present an observational study of the stellar mass function of satellite galaxies around central galaxies at 0.2<z<1.2. Using statistical background subtraction of contaminating sources we derive satellite stellar mass distributions in four bins of central galaxy mass in three redshift ranges. Our results show that the stellar mass function of satellite galaxies increases with central galaxy mass, and that the distribution of satellite masses at fixed central mass is at most weakly dependent on redshift. We conclude that the average mass distribution of galaxies in groups is remarkably universal even out to z=1.2 and that it can be uniquely characterized by the group central galaxy mass. This further suggests that as central galaxies grow in stellar mass, they do so in tandem with the mass growth of their satellites. Finally, we classify all galaxies as either star forming or quiescent, and derive the mass functions of each subpopulation separately. We find that the mass distribution of both star forming and quiescent satellites show minimal redshift dependence at fixed central mass. However, while the fraction of quiescent satellite galaxies increases rapidly with increasing central galaxy mass, that of star forming satellites decreases.

研究动机与目标

• 本研究旨在理解星系群中卫星星系质量分布随宇宙时空中如何演化。
• 研究探讨卫星星系恒星质量函数是否依赖于红移，或主要受中心星系质量控制。
• 本研究旨在确定卫星质量分布是否在不同红移和中心星系质量下具有普适性。
• 进一步分析恒星形成与熄灭的卫星子群在红移和质量上的依赖性。

提出的方法

• 作者采用统计背景减去方法以分离中心星系周围的卫星星系，避免直接分配晕成员身份。
• 他们分析了覆盖 0.15µm 至 24µm 波段的 30 个波段的 UltraVISTA 巡天测光数据。
• 在三个红移区间（0.2 < z < 0.5，0.5 < z < 0.85，0.85 < z < 1.2）内，对中心星系恒星质量的四个固定区间，推导卫星星系恒星质量函数。
• 该方法依赖于 PSF 匹配的测光数据，并通过 SED 拟合估算质量以获得恒星质量。
• 卫星质量函数采用双 Schechter 函数模型拟合观测分布。
• 根据静止框架颜色标准对恒星形成与熄灭的卫星子群进行分类，并分别推导其质量函数。

实验结果

研究问题

• RQ1 在固定中心星系质量下，卫星星系恒星质量函数是否随红移显著变化？
• RQ2 卫星质量函数是否在整个宇宙时空中均由中心星系质量普遍决定？
• RQ3 恒星形成与熄灭卫星子群对总卫星数量和质量密度的相对贡献如何随中心星系质量变化？
• RQ4 有多少比例的总星系群恒星质量被锁定在卫星中？该比例如何随中心星系质量变化？
• RQ5 与恒星形成卫星相比，熄灭卫星的质量函数是否更强烈地偏向高质​​量端？

主要发现

• 在固定中心星系质量下，卫星星系恒星质量函数表现出至多微弱的红移依赖性，表明从 z ≈ 0.2 至 z ≈ 1.2 间具有显著的恒定性。
• 卫星质量函数随中心星系质量显著增加，证实了中心星系与星系群总恒星质量之间存在紧密关系。
• 每组的平均卫星数量从中心星系 log(M/M⊙) ≈ 10.3 时的约 2 个，上升至 log(M/M⊙) ≈ 11.4 时的 16 个以上。
• 卫星中的总恒星质量从低中心质量时占星系群质量的约 27%，上升至最高质量中心星系时的近 50%。
• 熄灭卫星主导了卫星质量函数的高质​​量端，在最高质量中心星系（log(M/M⊙) ≈ 11.4）周围，占卫星总数的约 46%，并贡献了超过 65% 的总卫星质量。
• 熄灭卫星的比例随中心星系质量急剧上升，而恒星形成卫星的比例则下降，表明在大质量星系群中存在强烈的环境性熄灭效应。