[论文解读] The ESO Nearby Abell Cluster Survey. XI. Segregation of cluster galaxies and subclustering

A. Biviano, P. Katgert+2 more|ArXiv.org|Jan 31, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 64被引用 86

一句话总结

本研究基于欧洲南方天文台邻近阿贝尔星系团巡天（ENACS）的59个邻近星系团，分析了3,056个成员星系（含位置、速度和星等）的光度与形态分离现象。结果表明，光度分离仅在非子结构区域的明亮椭圆星系（$M_R \leq -22.0$）中显著，而早型与晚型星系表现出截然不同的空间与运动学分布；子结构成员身份进一步区分了这些模式，揭示了超越简单形态-密度关系的复杂动力学分离现象。

ABSTRACT

We study luminosity and morphology segregation of over 3000 cluster galaxies in an ensemble cluster of 59 rich, nearby galaxy clusters observed in the ESO Nearby Cluster Survey (ENACS). Within this sample we identify those galaxies that are in substructures. We compare the distribution of projected clustercentric distance, R, and 'normalized' relative line-of-sight velocity, v, of several subsamples, using the 2D Kolmogorov-Smirnov test. We find evidence of luminosity segregation only for the ellipticals outside substructure and brighter than M_R = -22.0 +/- 0.1 (h0=100 km/s/Mpc). We confirm the well-known segregation of early- and late-type galaxies. The early and late spirals (Sa--Sb and Sbc--Ir respectively) outside substructure also appear to have different (R,v)-distributions. In each morphological class, the galaxies within substructure have different (R,v)-distributions from the galaxies that are not in substructure. Among the samples of galaxies that are not in substructure, at least 3 ensembles can and must be distinguished: [E+S0], S_early, and [S_late+ELG]. The [E+S0] ensemble is most centrally concentrated and has a fairly low velocity dispersion that hardly varies with radius. The [S_late+ELG] ensemble is least concentrated and has the highest velocity dispersion, which increases significantly towards the centre. The (R,v)-distribution of S_early galaxies is intermediate between those of the two other ensembles. Among the galaxies within substructure the S0 and [S_late+ELG] galaxies have different (R,v) distributions. We discuss briefly the implications of our results for processes of galaxy destruction and transformation within clusters. [ABRIDGED]

研究动机与目标

• 调查一个大规模邻近星系团样本中的光度与形态分离现象。
• 确定子结构成员身份如何影响星系的空间与运动学分布。
• 检验不同星系类型（E、S0、S、ELG）是否基于位置与速度表现出不同的动力学行为。
• 通过观测到的分离模式约束子结构破坏、螺旋星系破坏及S0星系形成等物理过程。

提出的方法

• 从59个富集、邻近的阿贝尔星系团中构建一个星系团集合，共包含3,056个成员星系，其数据包括红移、星等与形态分类。
• 利用二维速度与位置标准识别子结构：若星系的速度弥散显著低于星系团平均值，或其平均速度与星系团整体速度显著不同，则判定其属于子结构。
• 应用二维柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验（KS2D）比较星系子样本在投影星系团中心距离（$R$）与视线速度（$v$）分布上的差异。
• 将星系划分为10种子样本：E、S0、S_e、S_l与ELG，分别位于子结构内与外。
• 使用极限参数$\delta_{\text{lim}}$定义子结构成员身份，通过不同阈值测试其稳健性，以评估污染程度与统计显著性。
• 分析$R$-$v$分布差异的显著性，以推断动力学分离现象，并约束星系团中的物理过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系团中的星系是否存在显著的光度分离？其在何种条件下显现？
• RQ2 子结构成员身份如何影响早型与晚型星系的空间与运动学分布？
• RQ3 不同星系类型（E、S0、S、ELG）在集中度与速度弥散方面是否表现出不同的动力学行为？
• RQ4 观测到的分离模式能否约束子结构消散、螺旋星系破坏及S0星系形成等物理过程？

主要发现

• 光度分离仅在位于子结构之外的明亮椭圆星系（$M_R \leq -22.0$）中显现，主要归因于最亮星系团星系（BCGs）的中心集中。
• 早型与晚型星系在位置与速度空间中均表现出强烈的形态分离，其中早型旋涡星系（Sa–Sb）与晚型旋涡星系（Sbc–Ir）具有截然不同的$R$-$v$分布。
• 子结构内的星系并不共享相同的$R$-$v$分布；子结构中的S0星系与晚型星系（S_l + ELG）表现出不同的空间与运动学模式。
• 【E+S0】星系集合在中心最集中，且速度弥散低且与半径无关；而【S_l + ELG】星系集合集中度最低，其速度弥散随向星系团中心靠近而增加。
• S_e类星系表现出中间行为：在外围区域其速度弥散与【E+S0】相当，但向中心区域逐渐增加，表明其处于过渡性动力学状态。
• 子结构成员身份显著改变了观测到的分离模式：例如，S_l,nosub与S_l,sub的分布不同；尽管S_l,sub样本较小，但其与ELG nosub之间存在统计显著差异，表明存在真实的动力学区分。