[论文解读] Fossil Groups in the Millennium Simulation. Evolution of the Brightest Galaxies

Eugenia Díaz-Giménez, H. Muriel+1 more|Scientific Electronic Library Online (São Paulo Research Foundation, Latin American and Caribbean Center on Health Sciences Information, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico)|Sep 12, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 33被引用 28

一句话总结

本研究利用 Millennium 模拟和半解析星系形成模型，识别出质量大于 5×10¹³ h⁻¹ M☉ 的化石星系群，分析其第一星系的并合历史。研究发现，化石星系群约占大质量系统的 5.5%，尽管整体形成更早，但其核心星系的主并合事件发生时间晚于非化石星系群，表明化石星系群中心近期存在并合活动。

ABSTRACT

We create a catalogue of simulated fossil groups and study their properties, in particular the merging histories of their first-ranked galaxies. We compare the simulated fossil group properties with those of both simulated non-fossil and observed fossil groups. Using simulations and a mock galaxy catalogue, we searched for massive ($>$ 5 $ imes$ 10$^{13} h^{-1} {\cal M}_\odot$) fossil groups in the Millennium Simulation Galaxy Catalogue. In addition, attempted to identify observed fossil groups in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 6 using identical selection criteria. Our predictions on the basis of the simulation data are:(a) fossil groups comprise about 5.5% of the total population of groups/clusters with masses larger than 5 x 10$^{13} h^{-1} {\cal M}_\odot$. This fraction is consistent with the fraction of fossil groups identified in the SDSS, after all observational biases have been taken into account; (b) about 88% of the dominant central objects in fossil groups are elliptical galaxies that have a median R-band absolute magnitude of $\sim -23.5-5 log h$, which is typical of the observed fossil groups known in the literature; (c)first-ranked galaxies of systems with $ {\cal M} >$ 5 x 10$^{13} h^{-1} {\cal M}_\odot$, regardless of whether they are either fossil or non-fossil, are mainly formed by gas-poor mergers; (d) although fossil groups, in general, assembled most of their virial masses at higher redshifts in comparison with non-fossil groups, first-ranked galaxies in fossil groups merged later, i.e. at lower redshifts, compared with their non-fossil-group counterparts. We therefore expect to observe a number of luminous galaxies in the centres of fossil groups that show signs of a recent major merger.

研究动机与目标

• 创建一个模拟的化石星系群星表，以研究其最亮星系的形成与演化。
• 将模拟的化石星系群属性与非化石星系群以及 SDSS DR6 中观测到的化石星系群进行比较。
• 探究化石星系群中星等差值的成因是否源于早期坍缩或独特的形成路径。
• 考察化石星系群与非化石星系群中第一星系的并合历史。
• 检验在考虑观测选择性偏差后，模拟的化石星系群比例是否与观测数据一致。

提出的方法

• 使用 Millennium 星系星表（MSGC）和星系形成半解析模型，模拟暗物质晕中的星系群体。
• 采用标准判据识别化石星系群：在 r_vir 半径内，最亮星系与第二亮星系在 R 波段的星等差 ΔM₁₂ > 2 mag。
• 构建一个非化石星系群的对照样本，其 ΔM₁₂ < 0.5 mag，用于对比分析。
• 对 SDSS DR6 数据应用相同的筛选标准，以在真实宇宙中识别候选化石星系群。
• 追踪第一星系的并合历史，以确定其形成时间及并合类型（干式或湿式）。
• 考虑 SDSS 光谱样本中的观测偏差，包括因邻近星系导致的不完全性及星等极限。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 Millennium 模拟中，质量大于 5×10¹³ h⁻¹ M☉ 的大质量星系群中，有多少比例被分类为化石星系群？
• RQ2 化石星系群中第一星系的并合历史与非化石星系群相比如何？
• RQ3 化石星系群的核心星系是否主要为椭圆星系，这对其通过干式并合形成的形成机制有何含义？
• RQ4 在考虑观测偏差后，模拟的化石星系群属性在多大程度上与 SDSS DR6 中观测到的化石星系群一致？
• RQ5 化石星系群是否比非化石星系群更早聚集其 virial 质量？如果是，这如何影响核心星系并合的时间？

主要发现

• 质量大于 5×10¹³ h⁻¹ M☉ 的化石星系群约占 Millennium 模拟中大质量星系群总数的 5.5%。
• 在考虑观测偏差后，模拟的化石星系群比例与 SDSS DR6 中观测到的比例一致，后者估计约为 3%。
• 88% 的化石星系群核心星系为椭圆星系，其 R 波段绝对星等的中位数约为 ∼-23.5 - 5 log h，与观测到的化石星系群特性相符。
• 化石星系群与非化石星系群的第一星系主要通过气体贫乏（干式）并合形成，表明其并合路径相似。
• 尽管化石星系群整体形成更早，但其第一星系的主并合事件发生红移较低，晚于非化石星系群，表明其核心区域近期存在并合活动。
• 本研究预测，化石星系群中明亮的核心星系应表现出近期主并合的迹象，这是一个可被未来观测检验的假设。