[论文解读] SDSS DR7 superclusters. Morphology

M. Einasto, L. J. Liivamägi+6 more|arXiv (Cornell University)|May 11, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 90被引用 30

一句话总结

本研究利用星等密度场和闵可夫斯基函数，分析了SDSS DR7巡天中300个以上星系超星系团的形态，发现大多数超星系团呈丝状结构，具有明显的形态类型——蜘蛛状、多蛛状、丝状及多分支丝状。主要发现表明，更长的超星系团更明亮、更富集，且内部结构更复杂，表明其演化路径多样化，受初始条件和大尺度环境影响。

ABSTRACT

We study the morphology of a set of superclusters drawn from the SDSS DR7. We calculate the luminosity density field to determine superclusters from a flux- limited sample of galaxies from SDSS DR7, and select superclusters with 300 and more galaxies for our study. The morphology of superclusters is described with the fourth Minkowski functional V3, the morphological signature (the curve in the shapefinder's K1-K2 plane) and the shape parameter (the ratio of the shapefinders K1/K2). We investigate the supercluster sample using multidimensional normal mixture modelling, and use Abell clusters to identify our superclusters with known superclusters and to study the large-scale distribution of superclusters. The superclusters in our sample form three chains of superclusters; one of them is the Sloan Great Wall. Most superclusters have filament-like overall shapes. Superclusters can be divided into two sets; more elongated superclusters are more luminous, richer, have larger diameters, and a more complex fine structure than less elongated superclusters. The fine structure of superclusters can be divided into four main morphological types: spiders, multispiders, filaments, and multibranching filaments. We present the 2D and 3D distribution of galaxies and rich groups, the fourth Minkowski functional, and the morphological signature for all superclusters. Widely different morphologies of superclusters show that their evolution has been dissimilar. A study of a larger sample of superclusters from observations and simulations is needed to understand the morphological variety of superclusters and the possible connection between the morphology of superclusters and their large-scale environment.

研究动机与目标

• 利用先进的几何与统计工具，表征SDSS DR7巡天中超星系团的形态。
• 识别超星系团的形态类型，并将其与光度、富集度和直径等物理属性相关联。
• 研究超星系团形态与其在宇宙网中大尺度分布之间的关联。
• 将观测到的超星系团结构与模拟结果进行比较，评估其演化多样性。
• 为本地与高红移超星系团的比较提供形态学框架。

提出的方法

• 从SDSS DR7中光度受限的星系样本构建星等密度场，以识别包含300个或以上星系的超星系团。
• 应用第四种闵可夫斯基函数 $V_3$，量化超星系团的形态复杂性。
• 使用形状分析工具 $K_1$ 和 $K_2$ 计算形态特征与形状参数 $K_1/K_2$，用于分类。
• 采用多维正态混合模型，识别超星系团样本中的结构亚型。
• 将超星系团与阿贝尔星系团交叉匹配，将观测结构与已知超星系团关联，评估其大尺度分布。
• 对所有超星系团可视化星系与富集星系团的二维和三维分布，以及形态度量指标。

实验结果

研究问题

• RQ1 SDSS DR7巡天中超星系团的主导形态类型是什么？
• RQ2 超星系团的形态属性如何与它们的光度、富集度和直径相关联？
• RQ3 超星系团的形态在多大程度上反映了其大尺度环境与宇宙网结构？
• RQ4 超星系团的形态多样性是否可与形成和演化历史的差异相关联？
• RQ5 观测到的超星系团形态与宇宙学模拟所预测的形态相比如何？

主要发现

• 样本中大多数超星系团整体呈现丝状结构，共识别出三条主要链，包括斯隆大墙。
• 更长的超星系团显著比不那么长的超星系团更明亮、更富集，且直径更大。
• 超星系团的精细结构可分类为四种主要形态类型：蜘蛛状、多蛛状、丝状及多分支丝状。
• 斯隆大墙中的超星系团 SCl 061 展现出一种迄今未在模拟中重现的异常形态，凸显了开展更大体积模拟的必要性。
• 形态复杂的超星系团（如多蛛状和多分支丝状）与更高的内部结构复杂性及更大的富集度相关。
• 本研究明确区分出两组超星系团：更长的超星系团更明亮、更复杂，表明其演化路径存在差异。