[论文解读] Fossil group origins X. Velocity segregation in fossil systems

S. Zarattini, J. A. L. Aguerri+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 60被引用 4

一句话总结

本研究调查了星系团和星系群中的速度分离与速度 dispersion 分布，特别关注了两颗最亮星系之间具有不同星等差距的化石系统。利用绝对星等和相对星等，研究发现：在星等差距较大的系统中，最亮的中心星系（BCGs）的速度分离最强，这主要由动力摩擦和晕浓度引起；而星系群则无此依赖关系，表明中心与星系群群体具有不同的演化路径。

ABSTRACT

We want to study how the velocity segregation and the radial profile of the velocity dispersion depend on the prominence of the brightest cluster galaxies (BCGs). We divide a sample of 102 clusters and groups of galaxies into four bins of magnitude gap between the two brightest cluster members. We then compute the velocity segregation in bins of absolute and relative magnitudes. Moreover, for each bin of magnitude gap we compute the radial profile of the velocity dispersion. When using absolute magnitudes, the segregation in velocity is limited to the two brightest bins and no significant difference is found for different magnitude gaps. However, when we use relative magnitudes, a trend appears in the brightest bin: the larger the magnitude gap, the larger the velocity segregation. We also show that this trend is mainly due to the presence, in the brightest bin, of satellite galaxies in systems with small magnitude gaps: in fact, if we study separately central galaxies and satellites, this trend is mitigated and central galaxies are more segregated than satellites for any magnitude gap. A similar result is found in the radial velocity dispersion profiles: a trend is visible in central regions (where the BCGs dominate) but, if we analyse the profile using satellites alone, the trend disappears. In the latter case, the shape of the velocity dispersion profile in the centre of systems with different magnitude gaps show three types of behaviours: systems with the smallest magnitude gaps have an almost flat profile from the centre to the external regions; systems with the largest magnitude gaps show a monothonical growth from the low values of the central part to the flat ones in the external regions; finally, systems with $1.0 < \Delta m_{12} \le 1.5$ show a profile that peaks in the centres and then decreases towards the external regions. We suggest that two mechanisms could be respons....

研究动机与目标

• 理解速度分离与速度 dispersion 分布如何依赖于两颗最亮星系（BCGs）之间的星等差距。
• 确定大星等差距的存在是否与化石系统中的动力弛豫相关。
• 厘清中心星系（BCGs）与星系群在速度分离和分布形状中的作用。
• 评估晕浓度或形成 epoch 差异是否可解释观测到的速度分离趋势。

提出的方法

• 将 102 个星系团和星系群样本按两颗最亮星系之间的星等差距（∆m12）分为四个区间。
• 使用绝对星等和相对星等区间计算速度分离，以隔离光度函数中光度与相对位置的影响。
• 为整个系统及分别针对中心星系和星系群构建径向速度 dispersion 分布，以隔离其贡献。
• 分析聚焦于中心区域（至 0.15R200），该区域 BCG 占主导，比较不同星等差距区间内的分布。
• 对速度 dispersion 分布的统计比较揭示了明显差异：小差距系统中分布平坦，大差距系统中单调上升，中等差距系统中呈现中心峰值。
• 研究使用光谱数据推导视线速度，并应用稳健的统计方法评估显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系系统中的速度分离是否依赖于两颗最亮星系之间的星等差距？
• RQ2 在不同星等差距的系统中，中心星系（BCGs）是否比星系群更显著地分离？
• RQ3 径向速度 dispersion 分布如何随星等差距变化，这揭示了动力状态的什么信息？
• RQ4 观测到的 BCG 速度分离是否由晕浓度或更早形成 epoch 所驱动？
• RQ5 星系群是否表现出与星等差距相关的速度分离或分布差异？

主要发现

• 使用绝对星等时，仅在两颗最亮星等区间内观察到显著的速度分离，且在不同星等差距区间间无显著差异。
• 使用相对星等时，速度分离随星等差距增加而增强，尤其在最亮区间，表明具有主导 BCG 的系统中分离更强。
• 中心星系表现出显著的速度分离，且随星等差距增加而增强，而星系群无论光度或差距大小均无此趋势。
• 星等差距较大的系统中，中心速度 dispersion 较低，表明其势阱更深或更早达到弛豫状态。
• 在中心区域（≤0.15R200）的径向速度 dispersion 分布显示出清晰趋势：大星等差距系统中，从中心到外区单调上升；中等星等差距系统中呈现中心峰值。
• 当排除 BCG 后，速度 dispersion 分布趋势消失，确认观测到的差异完全由中心星系驱动，而非星系群。