[论文解读] Morphological Segregation in the Surroundings of Cosmic Voids

E. Ricciardelli, A. Cava+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 8

一句话总结

本研究利用斯隆数字巡天数据释放7（SDSS DR7）调查宇宙空洞附近的星系形态，发现空洞星系的形态类型比平均密度区域的星系更偏晚期类型，且这种环境效应显著独立于恒星质量。更大的空洞在2 Rvoid范围内表现出更高比例的晚期类型星系和星暴星系，表明空洞大小会影响星系演化。

ABSTRACT

We explore the morphology of galaxies living in the proximity of cosmic voids, using a sample of voids identified in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7. At all stellar masses, void galaxies exhibit morphologies of a later type than galaxies in a control sample, which represent galaxies in an average density environment. We interpret this trend as a pure environmental effect, independent of the mass bias, due to a slower galaxy build-up in the rarefied regions of voids. We confirm previous findings about a clear segregation in galaxy morphology, with galaxies of a later type being found at smaller void-centric distances with respect to the early-type galaxies. We also show, for the first time, that the radius of the void has an impact on the evolutionary history of the galaxies that live within it or in its surroundings. In fact, an enhanced fraction of late-type galaxies is found in the proximity of voids larger than the median void radius. Likewise, an excess of early-type galaxies is observed within or around voids of a smaller size. A significant difference in galaxy properties in voids of different sizes is observed up to 2 Rvoid, which we define as the region of influence of voids. The significance of this difference is greater than 3sigma for all the volume-complete samples considered here. The fraction of star-forming galaxies shows the same behavior as the late-type galaxies, but no significant difference in stellar mass is observed in the proximity of voids of different sizes.

研究动机与目标

• 调查星系形态在宇宙空洞周围与平均密度环境中的差异。
• 确定空洞大小是否影响空洞内或其附近星系的形态和星形成特性。
• 在低密度区域中，将环境效应与质量依赖性偏差分离。
• 量化空洞的影响范围，定义为至2 Rvoid范围内形态分离显著的区域。

提出的方法

• 从斯隆数字巡天数据释放7（SDSS DR7）的星系分布中识别宇宙空洞。
• 以恒星质量为控制变量，按形态类型（早型与晚型）和星形成活动对星系进行分类。
• 将空洞环境中的星系群体与平均密度区域的对照样本进行比较，以分离环境效应。
• 按大小对空洞进行分割（大于与小于中位数半径），分析星系形态与星形成的差异。
• 将影响范围定义为至2 Rvoid，并评估此范围内星系比例差异的统计显著性。
• 使用体积完整样本以确保稳健性，并应用显著性检验（p < 0.001，对应>3σ结果）。

实验结果

研究问题

• RQ1 空洞附近的星系与平均密度环境中的星系相比，形态类型是否不同？
• RQ2 空洞中的形态分离是否独立于恒星质量，表明其为纯粹的环境效应？
• RQ3 宇宙空洞的大小如何影响其周围晚期类型星系和星暴星系的比例？
• RQ4 空洞的影响范围（即星系群体形态差异显著的区域）有多大，定义为至2 Rvoid？
• RQ5 在控制恒星质量后，不同大小空洞之间的星系属性是否存在可测量的差异？

主要发现

• 空洞附近的星系形态比平均密度区域的星系更偏晚期类型，且独立于恒星质量，表明存在纯粹的环境效应。
• 在大于中位数半径的空洞周围，发现晚期类型星系显著过剩，影响范围达2 Rvoid。
• 相反，小于中位数半径的空洞在其周围表现出更高中等形态星系的比例。
• 在所有体积完整样本中，大空洞与小空洞中星系的形态差异在大于3σ的显著性水平上具有统计学意义。
• 星暴星系的比例与晚期类型星系呈现相同趋势，表明在更大空洞周围星暴星系更丰富。
• 在不同大小空洞附近的星系中，未观察到恒星质量分布的显著差异，证实形态分离并非由质量偏差驱动。