[论文解读] The ESO Nearby Abell Cluster Survey IX. The morphology-radius and morphology-density relations in rich galaxy clusters

T. Thomas, P. Katgert|ArXiv.org|Oct 10, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 58被引用 15

一句话总结

本研究利用来自欧洲南方天文台邻近阿贝尔星系团巡天（ENACS）的850个星系样本，分析了23个富星系团中星系形态-半径关系与形态-密度关系。研究发现，最亮椭圆星系与晚期旋涡星系主要由全局的星系团中心半径决定其分布，而普通椭圆星系、S0星系和早期旋涡星系则表现出不同的局部密度环境，表明其分离由局部过程（如激波剥离和引力扰动）驱动。

ABSTRACT

We study the morphology-radius (MR-) and morphology-density (MD-) relations for a sample of about 850 galaxies (with M <= -19.5) in 23 clusters from the ENACS (ESO Nearby Abell Cluster Survey). On the basis of their radial distributions we must distinguish: 1. brightest ellipticals (with M < -22), 2. late spirals, and 3. the ensemble of less bright ellipticals, S0 galaxies and early spirals. The latter have indistinguishable distributions of projected radial distance R. The brightest ellipticals are most centrally concentrated, the late spirals are almost absent from the central regions and the other classes are intermediate. Radial segregation of the ellipticals is due to the brightest ellipticals only, that of the spirals to the late spirals only. We derive the MD-relation with two measures of projected density: one using the 10 nearest neighbours (Sigma10) and another using only the nearest neighbour (Sigma1). The Sigma10 MD-relation only shows a significant difference between early- and late-type galaxies, but the different galaxy types within those classes are indistinguishable. However, The Sigma1 MD-relation shows that the normal 'ellipticals' (with M >= -22), the S0 galaxies and the early spirals have different Sigma1-distributions. The reason for this is that Sigma1 is much less correlated with R than is Sigma10, and thus has much less cross-talk from the (MR-) relation. On average, the 'normal' ellipticals populate environments with higher projected density than do the S0 galaxies while the early spirals populate even less dense environments. The segregation of the brightest ellipticals and the late spirals is driven mostly by global factors, while the segregation between 'normal' ellipticals, S0 galaxies and early spirals is driven primarily by local factors.

研究动机与目标

• 利用大样本、绝对星等限定的星系样本，研究富星系团中的形态-半径（MR）与形态-密度（MD）关系。
• 分离全局（星系团中心半径）与局部（投影密度）因素对星系分布与形态的影响。
• 确定星等分离与形态分离是由全局还是局部环境因素驱动。
• 评估不同星系类型（尤其是最亮椭圆星系、晚期旋涡星系，以及‘普通’椭圆星系/S0星系/早期旋涡星系）在塑造星系团结构中的作用。
• 评估其对星系形成与演化情景的启示，特别是旋涡星系向S0星系演化及大质量椭圆星系形成的机制。

提出的方法

• 分析来自ENACS巡天的23个星系团中850个星系（MR ≤ -19.5）的投影径向分布。
• 将星系分为三类径向分布组别：(i) M_R < -22（最亮椭圆星系），(ii) 晚期旋涡星系，(iii) 较暗的椭圆星系、S0星系与早期旋涡星系。
• 使用两种密度估计器测量投影密度：Σ₁₀（最近10个邻居）与Σ₁（最近一个邻居），以评估局部环境。
• 量化径向距离（R）与密度度量（Σ₁₀、Σ₁）之间的相关性，以隔离MR与MD关系之间的交叉影响。
• 比较两种密度估计器下的MD关系，以确定观测到的形态-密度差异是由全局因素还是局部因素驱动。
• 通过统计方法分离径向与密度效应，推断形态分离的主要物理驱动力。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系在星系团中的径向分离在多大程度上由全局的星系团中心半径决定，而非局部密度？
• RQ2 不同星系类型（最亮椭圆星系、晚期旋涡星系，以及‘普通’椭圆星系/S0星系/早期旋涡星系）在径向与密度分布上存在何种差异？
• RQ3 形态-密度关系在多大程度上受到与径向距离相关性的影响（即形态-半径关系带来的交叉影响）？
• RQ4 在决定星系团星系形态方面，全局因素（半径）与局部因素（密度）哪一个更根本？
• RQ5 观测到的分离模式对星系演化与转化过程（如激波剥离与引力扰动）有何启示？

主要发现

• 最亮椭圆星系（M_R < -22）在星系团中心最为集中，而晚期旋涡星系几乎完全缺失于星系团中心，表明其径向分离主要由星系团全局引力势驱动。
• '普通'椭圆星系（M_R ≥ -22）、S0星系与早期旋涡星系的径向分布无法区分，表明它们并非主要由全局半径决定其分布。
• 基于Σ₁₀的形态-密度关系与径向距离存在显著交叉影响，因为Σ₁₀与R强相关，掩盖了真实的局部密度效应。
• 相比之下，基于Σ₁的形态-密度关系与R的交叉影响极小，揭示出‘普通’椭圆星系所处的局部密度高于S0星系，而S0星系又高于早期旋涡星系。
• 最亮椭圆星系与晚期旋涡星系的分离主要由全局因素（星系团中心半径）驱动，而‘普通’椭圆星系、S0星系与早期旋涡星系的分离则由局部过程（如激波剥离与引力扰动）驱动。
• 这些结果支持星系演化情景：早期旋涡星系通过局部环境过程演化为S0星系，而最 massive 的椭圆星系则在最密集的中心区域通过并合与吸积形成。