[论文解读] Fossil group origins: VIII RXJ075243.6+455653 a transitionary fossil group

J. A. L. Aguerri, A. Longobardi+4 more|Max Planck Digital Library|Oct 25, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 78被引用 5

一句话总结

本研究将RXJ075243.6+455653识别为一个过渡性化石星系团，尽管其满足传统观测标准中大星等差值（$Δ m_{12} = 2.1$），但该星系团仍正从周围15个邻近星系团构成的致密环境中持续吸积质量。深度光谱观测揭示其星等函数在暗端呈平坦分布（$α = -1.08 ± 0.33$），且矮星与巨星比值较低（DGR = 0.99 ± 0.49），表明缺乏暗淡星系；然而，该系统位于一个丰富且高密度的区域，暗示其仍在经历质量聚集，挑战了‘大$Δ m_{12}$’即代表动力学演化完成的遗迹星系团这一假设。

ABSTRACT

It is thought that fossil systems are relics of structure formation in the primitive Universe. They are galaxy aggregations that have assembled their mass at high redshift with few or no subsequent accretion. Observationally these systems are selected by large magnitude gaps between their 1st and 2nd ranked galaxies. Nevertheless, there is still debate over whether or not this observational criterium selects dynamically evolved ancient systems. We have studied the properties of the nearby fossil group RXJ075243.6+455653 in order to understand the mass assembly of this system. Deep spectroscopic observations allow us to construct the galaxy luminosity function (LF) of RXJ075243.6+455653 down to M*+ 6. The analysis of the faint-end of the LF in groups and clusters provides valuable information about the mass assembly of the system. In addition, we have analyzed the nearby large-scale structure around this group. We identified 26 group members within r200=0.9 Mpc. The LF of the group shows a flat faint-end slope ( -1.08 +/- 0.33). This low density of dwarf galaxies is confirmed by the low value of the dwarf-to-giant ratio (DGR = 0.99 +/- 0.49) for this system. Both the lack of dwarf galaxies and the low luminosity of the BGG suggests that RXJ075243.6+455653 still has to accrete mass from its nearby environment. This mass accretion will be achieved because it is the dominant structure of a rich environment formed by several groups of galaxies (15) within 7 Mpc from the group center and with +/- 1000$ km/s. RXJ075243.6+455653 is a group of galaxies that has not yet completed the process of its mass assembly. This new mass accretion will change the fossil state of the group. This group is an example of a galaxy aggregation selected by a large magnitude gap but still in the process of the accretion of its mass (Abridged).

研究动机与目标

• 调查RXJ075243.6+455653这一具有大星等差值的系统是否为动力学演化完成的化石遗迹，或仍处于质量聚集过程中。
• 评估星系光度函数（LF）与矮星与巨星比值（DGR）在诊断化石系统演化状态中的作用。
• 研究该星系团的大尺度环境，以判断其是否孤立，或属于更大且仍在演化的结构。
• 检验$Δ m_{12} > 2.0$星等差值是否可作为古老、准静态化石系统的可靠代理指标。

提出的方法

• 通过深度光谱观测测量径向速度，并在$r_{200} \sim 0.96$ Mpc范围内识别出26个星系团成员。
• 构建星等函数至$M_r = -16.0$，并用Schechter函数拟合以推导暗端斜率$α$。
• 在$r_{200}$范围内计算矮星与巨星比值（DGR），以量化暗淡星系的相对数量。
• 根据X射线与速度弥散数据，推导出X射线光度（$L_X = 2.2 \times 10^{43}\ h_{70}^{-2}$ erg s$^{-1}$）与动力学质量（$M = 4.2 \times 10^{13}\ h_{70}^{-1}$ M$_Ó$）。
• 利用红移巡天绘制星系团周围大尺度结构，识别出$∼ 7$ Mpc范围内、$± 1000$ km s$^{-1}$速度窗口内的邻近星系团与星系团群。
• 使用皮尔逊检验对星等函数与其他系统的星等函数进行统计比较，以评估其光度分布的相似性。

实验结果

研究问题

• RQ1 RXJ075243.6+455653是否为一个动力学演化完成的化石遗迹，还是仍处于质量聚集过程中？
• RQ2 RXJ075243.6+455653的星等函数暗端斜率（$α$）与矮星与巨星比值（DGR）相较于其他化石与非化石系统有何差异？
• RQ3 周围大尺度环境在RXJ075243.6+455653持续演化过程中起到何种作用？
• RQ4 大星等差值（$Δ m_{12} > 2.0$）在多大程度上可靠地指示一个古老且动力学稳定的化石系统？

主要发现

• 在$r_{200} \sim 0.96$ Mpc范围内，该星系团确认有26个成员，平均径向速度为$V_c = 15551 \pm 65$ km s$^{-1}$，速度弥散为$\sigma_c = 333 \pm 46$ km s$^{-1}$。
• 星等函数表现出平坦的暗端斜率$α = -1.08 \pm 0.33$，表明暗淡星系密度较低。
• 在$r_{200}$范围内的矮星与巨星比值（DGR）为$0.99 \pm 0.49$，显著低于同质量星系团与星系群的典型值。
• 该星系团嵌入一个致密的大尺度结构中，其$∼ 7$ Mpc范围内、$± 1000$ km s$^{-1}$速度窗口内包含15个额外的星系团，表明其正经历持续的环境吸积。
• 中心最亮星系（BGG）的绝对星等为$M_r = -22.67$，是观测到的化石系统中最为暗淡的之一，表明其尚未通过吞噬过程完全成长。
• 尽管满足传统$Δ m_{12} = 2.1$星等差值标准，RXJ075243.6+455653并非遗迹系统，而是一个仍在通过与周围星系团并合持续聚集质量的过渡性化石星系团。