[论文解读] Galaxy interactions in different environments: An analysis of galaxy pairs from the SDSS

Apashanka Das, Biswajit Pandey+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2021

Astronomy and Astrophysical Research被引用 6

一句话总结

本研究基于SDSS数据分析星系对，探究相互作用与环境如何共同影响恒星形成与颜色。研究发现，主要相互作用在低密度环境中增强恒星形成，但在高密度区域则抑制恒星形成；而次要相互作用则在无论环境如何的情况下，始终抑制明亮星系的恒星形成，凸显了质量、相互作用类型与宇宙网环境之间在驱动星系双峰性中的复杂相互作用。

ABSTRACT

We analyze the galaxy pairs in a volume limited sample ($M_r \leq -21$) from the SDSS to study the effects of galaxy interactions on the star formation rate and colour of galaxies in different environments. We study the star formation rate and colour of the paired galaxies as a function of projected separation and compare the results with their control samples matched in stellar mass, redshift and local density. We find that the major interactions significantly enhance the star formation rate in paired galaxies and turn them bluer with decreasing pair separation within $30$ kpc. The impact of tidal interactions on star formation rate and colour are more significant in the heavier members of the major pairs. The star formation enhancement in major pairs is significantly higher at the low-density environments, where the influence can extend up to $\sim 100$ kpc. Contrarily, the major pairs at high-density environments show suppression in their star formation. Depending on the embedding environments, the major interactions in the intrinsically brighter galaxy pairs can thus enhance or quench star formation. We find that the minor pairs at both low-density and high-density environments are significantly less star-forming and redder than their control galaxies. It indicates that the minor interactions in intrinsically brighter galaxy pairs always suppress the star formation irrespective of their environment. The lighter members in these minor pairs show a greater susceptibility to suppressed star formation. Our results imply that both the major and minor interactions can contribute to the observed bimodality. We conclude that the galaxy evolution is determined by a complex interplay between the galaxy properties, galaxy interactions, and environment.

研究动机与目标

• 理解星系相互作用如何在不同宇宙环境中影响恒星形成与颜色。
• 分离相互作用类型（主要 vs. 次要）与环境密度对恒星形成率（SFR）与星系颜色的影响。
• 探究潮汐相互作用是否根据星系质量、光度与局域密度增强或抑制恒星形成。
• 评估星系相互作用在驱动观测到的星系颜色与SFR双峰性中的作用。
• 将相互作用星系与在恒星质量、红移与局域密度上匹配的对照样本进行比较，以最小化系统性偏差。

提出的方法

• 使用SDSS中Mr ≤ -21的体积受限星系样本，以确保完整性。
• 基于投影距离与速度差识别星系对，选择投影距离在30 kpc以内的星系对。
• 构建在恒星质量、红移与局域密度上匹配的对照样本，以隔离相互作用效应。
• 分析SFR与颜色（g-r）随投影距离与环境（低密度 vs. 高密度）的变化。
• 将星系对分类为主要（质量比 ≤ 3）或次要（质量比 > 3），以比较相互作用结果。
• 应用统计检验，比较不同环境中配对星系与其对照样本在SFR与颜色分布上的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系对的恒星形成率如何随投影距离变化，且这种变化是否依赖于环境？
• RQ2 在低密度与高密度环境中，主要相互作用对星系颜色与SFR有何影响？
• RQ3 次要相互作用如何影响本征更明亮星系的恒星形成，且这种影响是否依赖于环境密度？
• RQ4 相互作用引发的效应在多大程度上促成观测到的星系颜色与SFR双峰性？
• RQ5 在星系对中，质量更大的成员与质量更小的成员在响应潮汐相互作用时的特性有何差异？

主要发现

• 主要相互作用显著增强恒星形成率，并使星系在30 kpc以内更偏蓝，尤其在质量更大的成员中更为明显。
• 在低密度环境中，主要相互作用引起的恒星形成增强可延伸至约100 kpc，表明存在长程潮汐影响。
• 在高密度环境中，主要相互作用抑制恒星形成，表明环境熄灭机制占主导地位。
• 在本征更明亮的星系对中，次要相互作用始终抑制恒星形成并使星系变红，且这种效应与环境无关，质量更轻的成员表现出更强的抑制。
• 次要对中质量更大的成员可能通过质量熄灭或气体剥离抑制恒星形成，从而影响其质量更小的伴星。
• 相互作用类型、星系质量与环境的综合作用解释了观测到的星系颜色与SFR双峰性，其中增强与抑制均发挥关键作用。