[论文解读] Revisiting HOD model assumptions: the impact of AGN feedback and assembly bias

Nuala McCullagh, P. Norberg+4 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用 10

一句话总结

本文研究了活动星系核反馈和聚集偏置对半解析星系模拟中晕占有分布（HOD）模型的影响。结果表明，标准HOD模型无法准确捕捉由AGN反馈引起的非单调星系光度-晕质量关系，尤其是在光度阈值样本中；当大尺度聚类相同时，空洞概率函数（VPF）仍能区分不同HOD形状，表明VPF可作为超越聚类本身的HOD模型有效性诊断工具。

ABSTRACT

The standard Halo Occupation Distribution (HOD) models were originally developed based on results from semi-analytic and hydrodynamical galaxy formation models. Those models have since progressed, in particular to include AGN feedback to match the galaxy luminosity function in a universe with the observed baryon fraction. AGN feedback affects the relationship between galaxy stellar mass and luminosity, in particular making the relationship non-monotonic. For matched number density samples, galaxies in luminosity-threshold samples occupy a different range of halo masses from those in stellar-mass-threshold samples. We find that the shapes of the HODs of luminosity-threshold samples are slightly more complicated in semi-analytic galaxy formation models that include AGN feedback than are assumed by standard HOD models. We also find that subhalo abundance matching (SHAM) does not preserve these non-standard shapes. We show that catalogues created using SHAM and the semi-analytic model Galform that have the same large-scale 2-point clustering by construction have different void probability functions (VPFs) in both real and redshift space. We find that these differences arise from the different HOD shapes, as opposed to assembly bias, which indicates that the VPF could be used to test the suitability of an HOD model with real data.

研究动机与目标

• 评估标准5参数HOD模型是否能准确描述包含AGN反馈的半解析模型中的星系占有情况。
• 研究AGN反馈如何改变星系光度、恒星质量与晕质量之间的关系，导致非单调依赖关系。
• 确定子晕丰度匹配（SHAM）是否能保留半解析模型中非标准HOD形状。
• 评估空洞概率函数（VPF）是否能在保持大尺度聚类不变的情况下检测HOD形状差异。
• 检验聚集偏置或HOD形状差异是否是模型间聚类差异的主要驱动因素。

提出的方法

• 使用包含AGN反馈的galform和l-galaxies半解析星系形成模型生成星系星表。
• 比较光度阈值样本与恒星质量阈值样本的HOD，以评估其与标准HOD函数形式的偏离程度。
• 应用子晕丰度匹配（SHAM）生成保留大尺度聚类但改变HOD形状的替代星表。
• 通过晕质量随机重分配实现HOD形状与聚集偏置的解耦，即在相同晕质量区间内随机重新分配星系。
• 在真实空间和红移空间中计算投影相关函数与空洞概率函数（VPF），以比较聚类特性。
• 通过对比洗牌前后样本的VPF统计差异，分离HOD形状对聚类的影响与聚集偏置的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 半解析模型中AGN反馈效应如何改变光度阈值样本的标准HOD假设？
• RQ2 光度阈值样本中HOD形状与标准5参数HOD模型的偏离程度如何？
• RQ3 子晕丰度匹配（SHAM）是否能保留包含AGN反馈的半解析模型中的非标准HOD形状？
• RQ4 当大尺度聚类相同时，空洞概率函数（VPF）能否检测HOD形状差异？
• RQ5 模型间观察到的VPF差异是由HOD形状还是聚集偏置引起？VPF能否作为HOD模型有效性的诊断工具？

主要发现

• 由于非单调的光度-晕质量关系，标准5参数HOD模型无法准确描述包含AGN反馈的半解析模型中光度阈值样本的平均星系占有情况。
• 在galform和l-galaxies模型中，光度阈值样本的HOD形状比标准HOD模型假设的更为复杂，即使大尺度聚类匹配。
• 尽管保持了大尺度聚类，子晕丰度匹配（SHAM）并未保留半解析模型中的非标准HOD形状。
• 在通过晕质量洗牌消除聚集偏置后，SHAM与galform星表之间的空洞概率函数（VPF）仍表现出持续差异。
• 洗牌后VPF差异的持续存在证实其源于HOD形状差异而非聚集偏置，表明VPF可作为HOD模型充分性的重要探测工具。
• HOD中平均占有数低于0.1的区域显著影响星系数密度与偏置，这是由于晕质量函数的陡峭性，凸显了低占有区域的重要性。