[论文解读] RASS-SDSS galaxy cluster survey. II. A unified picture of the Cluster Luminosity Function

P. Popesso, H. Böhringer+2 more|ArXiv.org|Oct 1, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用 63

一句话总结

本研究基于RASS-SDSS巡天，利用覆盖3,324平方度的深度多波段测光数据，构建了星系团的复合光度函数（LF）。结果揭示，星系团在明亮端呈现普适的光度函数，其Schechter函数斜率为-1.25；而暗淡端的光度函数显著更陡（α ≈ -2.1 至 -1.6），且非普适，不同星系团之间存在差异，这归因于矮星系比例的不同，表明星系形成过程受环境影响，尤其在明亮端之外更为显著。

ABSTRACT

We constructed the composite luminosity function (LF) of clusters of galaxies in the five SDSS photometric bands u,g,r,i and z from the RASS-SDSS galaxy cluster catalog. Background and foreground galaxies are subtracted using both a local and a global background correction to take in account the presence of large scale structures and variations from field to field, respectively. The composite LF clearly shows two components: a bright-end LF with a classical slope of -1.25 in each photometric band, and a faint-end LF much steeper (-2.1 <= α<= -1.6) in the dwarf galaxy region. The observed upturn of the faint galaxies has a location ranging from -16 +5log(h) in the g band to -18.5 +5log(h) in the z band. To study the universality of the cluster LF we compare the individual cluster LFs with the composite luminosity function. We notice that, in agreement with the composite LF, a single Schechter component is not a good fit for the majority of the clusters. We fit a Schechter function to the bright-end of the individual clusters LFs in the magnitude region brighter than the observed upturn of the dwarf galaxies. We observe that the distributions of the derived parameters is close to a Gaussian around the value of the composite bright-end LF parameters with a dispersion compatible with the statistical errors. We conclude that the bright-end of the galaxy clusters is universal. To study the behavior of the individual faint-end LF we define the Dwarf to Giant galaxy Ratio (DGR) of the single clusters. We notice that the distribution of DGR has a spread much larger than the statistical errors. Our conclusion is that the cluster luminosity function is not universal since the cluster faint-end, differently from the bright-end, varies from cluster to cluster.

研究动机与目标

• 利用SDSS五波段（u, g, r, i, z）的深度广域测光数据，构建星系团的稳健复合光度函数（LF）。
• 通过将单个星系团的LF与复合LF进行比较，研究星系团LF的普适性，重点关注明亮和暗淡星系群体。
• 确定星系团LF的暗淡端斜率在不同星系团之间是否一致，或是否因环境或动力学效应而变化。
• 通过采用局部和全局校正方法，检验背景和前景星系扣除对大尺度结构系统误差的影响，以最小化系统误差。

提出的方法

• 基于SDSS DR2数据中的3,324平方度数据，构建复合星系团LF，利用u, g, r, i, z波段测光以确保深度和精度。
• 应用局部和全局背景扣除技术，以考虑场星场间差异及前景和背景星系污染的大尺度结构效应。
• 对单个星系团LF的明亮端（高于观测到的矮星系数量上翘点）拟合Schechter函数，以检验明亮端参数的普适性。
• 为单个星系团定义矮星系与巨星比（DGR），以量化暗淡端星族的差异。
• 使用Spearman等级相关性等统计检验方法，评估DGR与星系团丰度或M*之间的关系。
• 将星系团LF与SDSS及其他巡天的场星系LF进行比较，以评估环境差异对星族分布的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系团的明亮端光度函数是否在不同星系团之间具有普适性，表现为Schechter函数参数的一致性？
• RQ2 星系团的暗淡端光度函数是否在不同星系团之间表现出系统性差异，表明形成或演化过程非普适？
• RQ3 在矮星系区域（M > -18）中，星系团光度函数的真实形状是什么？其与Schechter函数模型相比如何？
• RQ4 背景和前景星系扣除方法如何影响复合星系团LF的可靠性？
• RQ5 星系团中矮星系比例是否与星系团的物理属性（如丰度或总光度）存在相关性？

主要发现

• 复合星系团光度函数在所有五个测光波段（u至z）的明亮端均表现出经典的Schechter函数斜率-1.25。
• 星系团LF的暗淡端显著比Schechter函数更陡，斜率α介于-2.1至-1.6之间，表明矮星剂数量存在显著上翘。
• 暗淡端LF的上翘现象出现在不同波段的星等范围内，从M_g ≈ -16 + 5log(h)至M_z ≈ -18.5 + 5log(h)，具体取决于波段。
• 单个星系团LF的明亮端参数（M*和α）紧密分布在复合LF值周围，其离散度与统计误差一致，表明明亮端具有普适性。
• 矮星系与巨星比（DGR）在不同星系团之间存在显著差异，其离散度远大于统计误差，证明暗淡端LF非普适。
• 未发现DGR与星系团丰度或M*之间存在显著相关性，表明矮星系比例的差异并非简单由星系团质量或光度驱动。