[论文解读] Satellite Ecology: The Dearth of Environment Dependence

Frank C. van den Bosch, A. Pasquali+5 more|ArXiv.org|May 1, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 6被引用 27

一句话总结

本研究利用斯隆数字巡天星系团星表分析卫星星系的性质，发现其平均颜色和集中度几乎完全由恒星质量决定。尽管预期环境依赖性显著，但卫星星系在晕质量或半径变化时，其颜色和集中度并无显著差异——表明星系转变为红色、高集中度系统的过程主要发生在成为卫星的瞬间，而非通过依赖环境的机制。

ABSTRACT

Using the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) galaxy group catalogue of Yang et al. (2007), we study the average colour and average concentration of satellite galaxies as function of (i) their stellar mass, (ii) their group mass, and (iii) their group-centric radius. We find that the colours and concentrations of satellite galaxies are (almost) completely determined by their stellar mass. In particular, at fixed stellar mass, the average colours and concentrations of satellite galaxies are independent of either halo mass or halo-centric radius. We find clear evidence for mass segregation of satellite galaxies in haloes of all masses, and argue that this explains why satellites at smaller halo-centric radii are somewhat redder and somewhat more concentrated. In addition, the weak colour and concentration dependence of satellite galaxies on halo mass is simply a reflection of the fact that more massive haloes host, on average, more massive satellites. Combining these results with the fact that satellite galaxies are, on average, redder and somewhat more concentrated than central galaxies of the same stellar mass, the following picture emerges: galaxies become redder and somewhat more concentrated once they fall into a bigger halo (i.e., once they become a satellite galaxy). This is a clear manifestation of environment dependence. However, there is no indication that the magnitude of the transformation (or its timescale) depends on environment; a galaxy undergoes a transition when it becomes a satellite, but it does not matter whether it becomes a satellite of a small (Milky Way sized) halo, or of a massive cluster. We discuss the implication of this `dearth' of environment dependence for the physical processes responsible for transforming satellite galaxies.

研究动机与目标

• 研究卫星星系性质（颜色与集中度）如何依赖于恒星质量、星系团质量及星系团中心距离。
• 确定环境因素（如晕质量或星系团内位置）是否显著影响卫星星系的演化。
• 通过分析不同晕质量下星系性质的变化，检验如截流或激波剥离等转化机制是否具有环境依赖性。
• 评估在星系团中预处理是否显著影响星系团星系的性质，相较于场区卫星星系。
• 澄清观测到的星系性质环境趋势是否由星系本身的内在属性（如恒星质量）驱动，而非直接的环境效应。

提出的方法

• 利用SDSS星系团星表（Yang et al. 2007）识别卫星星系及其宿主晕。
• 测量卫星星系的平均u-g颜色（恒星形成历史代理）和集中度（质量聚集历史代理），作为恒星质量、星系团质量及星系团中心距离的函数。
• 应用多变量统计分析，将恒星质量依赖性与环境依赖性（星系团质量与半径）分离。
• 利用质量分异作为诊断工具，检验颜色与集中度的径向趋势是否由质量差异引起，而非环境影响。
• 在控制恒星质量与中心/卫星区分的前提下，比较星系团、星系团群与场区卫星星系的性质。
• 通过将预测的环境依赖性与观测数据对比，评估结果与替代转化机制（如激波剥离、截流、引力扰动）的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 当恒星质量固定时，卫星星系的平均颜色是否仍依赖于其宿主晕质量？
• RQ2 当恒星质量保持不变时，卫星星系的集中度是否显著依赖于星系团中心距离？
• RQ3 根据星系性质推断，激波剥离或截流等环境过程的时标或强度在不同晕质量下是否存在显著差异？
• RQ4 与场区卫星星系相比，中间质量星系团中的预处理是否在塑造星系团卫星星系性质方面起主导作用？
• RQ5 观测到的卫星星系颜色与集中度趋势是否可完全由恒星质量和中心/卫星身份解释，而无需引入残留的环境依赖性？

主要发现

• 当恒星质量固定时，卫星星系的平均颜色与集中度几乎完全由其恒星质量决定，对晕质量或星系团中心距离无显著依赖。
• 更高质量晕中的卫星星系之所以更红、更集中，仅因它们平均质量更大——这反映的是质量分异效应，而非环境影响。
• 没有证据表明星系转化（如恒星形成被抑制）的时标或程度依赖于环境：星系在成为卫星的瞬间即发生转化，无论宿主晕质量如何。
• 观测到的径向趋势——小半径区域的星系更红、更集中——完全可由质量分异解释，而非密集区域环境作用更强。
• 结果与激波剥离或引力扰动为星系转化主导、依赖环境的机制相矛盾，因为这些机制应表现出更强的晕质量或半径依赖性。
• 在控制恒星质量与中心/卫星身份后，星系团中预处理对星系团卫星星系与场区卫星星系的性质无显著差异。