[论文解读] Multi-wavelength study of X-ray luminous clusters at z ~ 0.3 I. Star formation activity of cluster galaxies

F. G. Braglia, D. Pierini+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 91被引用 29

一句话总结

本研究利用多波段数据，结合光度、光谱和GALEX FUV成像，调查了红移z ~ 0.3处X射线明亮星系团中的恒星形成活动。结果表明，星系团的动力学状态——具体而言，是否为并合系统或准直冷核星系团——与成员星系的恒星形成历史密切相关：在并合星系团RXCJ 0014.3-3022中，沿丝状结构观测到恒星形成活动增强；而在准直的星系团RXCJ 2308.3-0211中，即使在外围区域也主要由熄灭星系组成。

ABSTRACT

The current paradigm of cosmic formation and evolution of galaxy clusters foresees growth mostly through merging. Galaxies in the infall region or in the core of a cluster undergo transformations owing to different environmental stresses. For two X-ray luminous clusters at redshift z ~ 0.3 with opposite X-ray morphologies, RXCJ0014.3-3022 and RXCJ2308.3-0211, we assess differences in galaxy populations as a function of cluster topography. Cluster large-scale structure and substructure are determined from the combined photometry in the B, V, and R bands, and from multi-object optical spectroscopy at low resolution. A spectral index analysis is performed, based on the [OII] and Hdelta features, and the D4000 break, available for more than 100 member galaxies per cluster. Combination of spectral indices and FUV-optical colours provides a picture of the star formation history in galaxies. In spite of the potential presence of a small fraction of galaxies with obscured star formation activity, the average star-formation history of cluster members is found to depend on cluster-centric distance and on substructure. There is a sharp increase in star formation activity along two well-defined filamentary structures of the merging cluster RXCJ0014.3-3022, out to its virial radius and beyond, produced by luminous (L ~ L*) and sub-L* galaxies. Conversely, the regular cool-core cluster RXCJ2308.3-0211 mostly hosts galaxies which either populate the red sequence or are becoming passive. These results suggest the existence of a correspondence between assembly state and overall age of the stellar populations of galaxies inside the virialized region and in the surrounding large scale structure of massive clusters at z ~ 0.3. (Abridged)

研究动机与目标

• 调查在z ~ 0.3处的两个X射线明亮星系团中，星系恒星形成活动如何随星系团中心距离及亚结构变化。
• 确定星系团的动力学状态（并合与准直）是否影响其成员星系的恒星形成历史。
• 评估大尺度结构和丝状吸积在塑造大质量星系团中星系族群中的作用。
• 利用光学与FUV光度测量结合光谱指数，追踪近期及遮蔽的恒星形成活动。
• 建立星系团形成历史与星系团星系中恒星群体平均年龄之间的关联。

提出的方法

• 对每个星系团中超过100个成员星系获取B、V和R波段的多目标光谱，以测定红移和光谱指数。
• 从BVR光度测量计算光度红移和退射后(B-R)色指数，以绘制星系过密区和亚结构图。
• 测量光谱指数：[O II] λ3727等效宽度、Hδλ4102等效宽度以及D4000断层幅度，以推断恒星形成历史。
• 从GALEX档案中获取远紫外(FUV)光度测量，以探测近期恒星形成和遮蔽活动。
• 构建(B-R)–R色指数-星等图和过密度图，以识别红序列和丝状结构。
• 比较两个星系团的视界区与大尺度环境中的星系族群，以评估环境依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z ~ 0.3的X射线明亮星系团中，星系团星系的恒星形成活动如何随星系团中心距离变化？
• RQ2 星系团亚结构和大尺度丝状结构在调节星系恒星形成中的作用是什么？
• RQ3 星系团的动力学状态（并合与准直）与成员星系恒星形成历史之间有何关联？
• RQ4 在星系团环境中，明亮星系（L_R ≥ L_R^*）与亚L_⋆星系在恒星形成活动上有多大差异？
• RQ5 是否存在星系团星系中遮蔽恒星形成的证据？其随星系团形态如何变化？

主要发现

• 两个星系团的核心区域均以由古老、被动演化恒星群体主导的星系为主，其在(B-R)–R色指数-星等图中形成清晰定义的红序列。
• 在并合星系团RXCJ 0014.3-3022中，观测到沿两条丝状结构延伸至并超越视界半径（R_200）的恒星形成活动显著增强，主要集中在明亮星系和亚L_⋆星系中。
• 在准直、冷核星系团RXCJ 2308.3-0211中，大多数明亮星系为熄灭或正向静止状态过渡，仅亚L_⋆星系表现出显著的恒星形成活动。
• 光谱指数（D4000、[O II]、Hδ）和FUV–光学色指数证实，星系的恒星形成历史强烈依赖于星系团中心距离和星系团动力学状态。
• RXCJ 0014.3-3022的大尺度环境仍处于活跃状态，其丝状结构中恒星形成活动增强；而RXCJ 2308.3-0211则位于以熄灭或静止星系为主的区域。
• 结果支持红序列的由内而外形成机制，并表明星系团形成历史与z ~ 0.3时成员星系平均恒星形成活动之间存在直接关联。