[论文解读] The Clustering of Galaxy Groups: Dependence on Mass and Other Properties

Andreas A. Berlind, Eyal Kazin+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究基于SDSS数据，利用光度估算的星系团质量，调查了大尺度上星系团的聚类特性，以检验晕偏置（halo bias）对质量及其他次级属性的依赖性。研究发现，具有较少红色中心星系的高质量星系团表现出更强的聚类，为组装偏差（assembly bias）提供了观测证据——即晕的聚类不仅依赖于质量，还受另一参数（如集中度或形成时间）的影响。

ABSTRACT

We investigate the clustering of galaxy groups and clusters in the SDSS using the Berlind et al. (2006) group sample, which is designed to identify galaxy systems that each occupy a single dark matter halo. We estimate group masses from their abundances, and measure their relative large-scale bias as a function of mass. Our measurements are in agreement with the theoretical halo bias function, given a standard LCDM cosmological model, and they tend to favor a low value of the power spectrum amplitude sigma_8. We search for a residual dependence of clustering on other group properties at fixed mass, and find the strongest signal for central galaxy color in high mass groups. Massive groups with less red central galaxies are more biased on large scales than similar mass groups with redder central galaxies. We show that this effect is unlikely to be caused by errors in our mass estimates, and is most likely observational evidence of recent theoretical findings that halo bias depends on a ``second parameter'' other than mass, such as age or concentration. To compare with the data, we study the bias of massive halos in N-body simulations and quantify the strength of the relation between halo bias and concentration at fixed mass. In addition to confirming a non-trivial prediction of the LCDM cosmological model, these results have important implications for the role that environment plays in shaping galaxy properties.

研究动机与目标

• 测量SDSS中星系团的大尺度聚类特性，并检验其对星系团质量的依赖性。
• 调查在固定质量下，聚类是否依赖于次级星系团属性（如颜色、丰度、速度 dispersion）。
• 检验观测到的聚类趋势是否可由质量估计误差解释，或是否为晕组装偏差的证据。
• 将观测结果与N体模拟进行比较，量化在固定质量下晕集中度对偏置的影响。
• 探讨大质量系统中晕形成历史、中心星系颜色与环境聚类之间的关联。

提出的方法

• 使用SDSS中Berlind等人（2006）的星系团星表，将星系团识别为单晕系统。
• 通过丰度匹配法估算星系团质量，以总星系团光度作为质量的代理指标。
• 将星系团的大尺度偏置作为估计质量的函数进行测量，并与ΛCDM理论中晕偏置函数进行比较。
• 通过残差分析检测在固定质量下，聚类对星系团属性（如中心星系颜色、多重性、速度 dispersion）的依赖性。
• 进行N体模拟，以量化在固定质量下高质晕的偏置-集中度关系。
• 计算低集中度与高集中度晕之间的相对偏置，以检验理论预测。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系团的大尺度聚类是否依赖于质量以外的属性，如中心星系颜色或星系团丰度？
• RQ2 观测到的聚类对中心星系颜色的依赖性是否可由质量估计误差或选择效应解释？
• RQ3 在ΛCDM模拟中，高质晕在固定质量下，偏置-集中度关系的强度如何？
• RQ4 观测到的聚类趋势是否可用仅依赖质量的晕模型解释，还是需要引入第二参数？
• RQ5 在大质量星系团中，晕形成时间（或集中度）与中心星系颜色之间存在何种关联？

主要发现

• 测量得到的星系团大尺度偏置随估计质量的变化与标准ΛCDM模型中的理论晕偏置函数一致。
• 在高质区（M > 10^14 h⁻¹ M☉）发现偏置对中心星系颜色存在显著残差依赖，中心星系越不红，聚类越强。
• 偏置对中心星系颜色的依赖性无法由质量估计误差或与多重性/速度 dispersion 的相关性解释，表明存在真实的第二参数效应。
• 对于高质晕（M > 10^14 h⁻¹ M☉），最不集中和最集中晕之间的相对偏置为 b_low/b_high = 1.243 ± 0.017；在最不集中和最集中晕的25%分位区间，相对偏置为 1.316 ± 0.032。
• 观测到的偏置对中心星系颜色的依赖性与理论预测一致：晕偏置不仅依赖于质量，还依赖于形成时间或集中度。
• 结果表明，具有更红中心星系的高质晕可能形成更早，且聚类更强，将星系颜色与晕的组装历史联系起来。