[论文解读] Galaxy properties in clusters. II. Backsplash Galaxies

H. Muriel, Valeria Coenda|arXiv (Cornell University)|Feb 14, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用 13

一句话总结

本研究通过比较相对于集群平均速度的高速（HV）与低速（LV）星系，探究集群外缘的星系演化，识别出LV星系为曾穿越集群核心的可能倒流系统。结果表明，LV星系——尤其是晚型星系——具有更老的年龄、更低的恒星形成率、更高的表面亮度以及更紧凑的尺寸，表明其受到集群核心强烈环境熄灭和潮汐效应的影响。

ABSTRACT

We explore the properties of galaxies on the outskirts of clusters and their dependence on recent dynamical history in order to understand the real impact that the cluster core has on the evolution of galaxies. We analyse the properties of more than 1000 galaxies brighter than $M_{^{0.1}r}$=-19.6 on the outskirts of 90 clusters ($1

研究动机与目标

• 探究近期动力学历史，特别是穿越集群核心，如何影响集群外缘星系的性质。
• 通过视线速度识别倒流星系，以区分集群核心环境与群组预处理的影响。
• 检验曾绕行集群中心（倒流）的星系是否表现出与正在落入的星系不同的形态、结构和恒星形成性质。
• 评估集群环境在通过激波剥离和潮汐相互作用等过程抑制恒星形成并改变星系形态方面的作用。

提出的方法

• 在90个红移0.05 < z < 0.10、1 < r/rvir < 2的集群中，选取超过1,000个Mr < -19.6的星系。
• 根据星系视线速度相对于集群平均速度，将星系划分为高速（HV）与低速（LV）子样本。
• 利用理论预测与N体模拟，识别出LV星系为曾近距离穿越集群中心的可能倒流系统。
• 分析两个子样本的恒星质量、年龄、过去30亿年内的恒星形成率、颜色、表面亮度、大小（有效半径）及形态类型（ET/LS）。
• 在固定恒星质量下比较星系性质，以隔离动力学历史影响与固有质量依赖趋势。
• 应用统计分析量化HV与LV星系在结构与演化性质上的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 在相同集群区域中，相对于集群平均速度具有高视线速度（HV）的星系，其年龄、恒星形成率与形态是否与低速（LV）星系不同？
• RQ2 倒流星系——即曾穿越集群核心的星系——与正在落入的星系相比，其环境熄灭的迹象在多大程度上更为显著？
• RQ3 潮汐作用与集群核心过程如何影响曾近距离接近集群中心的星系的结构，如表面亮度与大小？
• RQ4 星系从晚型向早型的转化是否如倒流情景所建议的那样，由穿越集群核心所驱动？

主要发现

• 在固定恒星质量下，晚型LV星系系统性地比HV星系更老、更红，表明集群核心环境导致更强的熄灭效应。
• 与LT-HV星系相比，LT-LV星系在过去30亿年中恒星形成率显著降低，与激波剥离或窒息机制导致的熄灭一致。
• 在相同恒星质量下，LV星系的表面亮度高于HV星系，且有效半径更小，表明其在穿越核心后经历了潮汐质量损失与结构致密化。
• LV样本中早型星系（ET）的比例高于HV样本，低质量星系的ET比例高出35%，支持集群核心中的形态转化。
• ET-LV星系系统性地比ET-HV星系更轻，与Gill等人（2005）的预测一致，即单次穿越集群中心导致质量损失。
• LV星系更高的表面亮度主要源于更小的尺寸而非更高的光度，表明其结构演化主要由潮汐相互作用引起。