[论文解读] The Halo Occupation Distribution of HI Galaxies

J. Stuart, M. J. I. Brown+2 more|ArXiv.org|Aug 20, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用 6

一句话总结

本研究采用晕占有分布（HOD）形式化方法分析HIPASS巡天中HI选源星系的空间聚类，发现其卫星星系占比不足20%，且富含HI的卫星星系更倾向于存在于星系群质量的晕中（M < 10^13.7–14.3 M⊙），而非星系团。结果表明HI星系在高密度环境中较为稀少，未来更深层的巡天将可通过聚类分析实现对HI分布与环境关系的详细研究。

ABSTRACT

We perform an analysis of the spatial clustering properties of HI selected galaxies from the HI Parkes All Sky Survey (HIPASS) using the formalism of the halo occupation distribution (HOD). The resulting parameter constraints show that the fraction of satellite galaxies (i.e. galaxies which are not the central member of their host dark matter halo) among HIPASS galaxies is &lt;20%, and that satellite galaxies are therefore less common in HIPASS than in optically selected galaxy redshift surveys. Moreover the lack of fingers-of-god in the redshift space correlation function of HIPASS galaxies may indicate that the HI rich satellites which do exist are found in group mass rather than cluster mass dark matter halos. We find a minimum halo mass for HIPASS galaxies at the peak of the redshift distribution of M~10^11 solar masses, and show that less than 10% of baryons in HIPASS galaxies are in the form of HI. Quantitative constraints on HOD models from HIPASS galaxies are limited by uncertainties introduced through the small survey volume. However our results imply that future deeper surveys will allow the distribution of HI with environment to be studied in detail via clustering of HI galaxies.

研究动机与目标

• 利用HIPASS巡天的空间聚类数据，量化HI选源星系在暗物质晕中的占有情况。
• 确定HI选源星系中卫星星系的比例及其宿主晕质量分布。
• 探究环境中的高密度区域是否抑制星系的HI含量，尤其是在星系团区域。
• 约束能够容纳HI星系的最小晕质量，并评估环境在HI耗竭中的作用。
• 评估未来深度HI巡天通过聚类统计方法绘制HI分布与环境关系的潜力。

提出的方法

• 将晕占有分布（HOD）形式化方法应用于分解实空间和红移空间相关函数中的1晕项与2晕项。
• 利用观测到的HIPASS星系实空间相关函数约束1晕项的振幅，表明单个晕内存在显著聚类。
• 利用红移空间聚类探测手指状群集效应，该效应对卫星速度弥散度敏感，因而可反映晕质量。
• 对HOD参数施加约束，包括最小晕质量（M_min ≈ 10^11 M⊙）以及容纳HI卫星的晕质量上限（M < 10^13.7–14.3 M⊙）。
• 在考虑小巡天体积导致的系统不确定性下，对相关函数进行模型拟合。
• 将模型预测与观测聚类结果对比，推断星系HI含量的环境依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 HIPASS中HI选源星系的卫星星系占比是多少？与光学选源样本相比如何？
• RQ2 HI星系宿主暗物质晕的特征晕质量是多少，特别是对富含HI的卫星星系而言？
• RQ3 富含HI的星系是否更偏好星系群尺度或星系团尺度的晕？这对HI剥离机制有何启示？
• RQ4 环境如何影响星系的HI含量，尤其是在星系团区域？
• RQ5 当前HIPASS的聚类测量在多大程度上约束了HI星系的HOD参数？由于巡天体积有限，存在哪些局限性？

主要发现

• HIPASS星系中卫星星系的比例低于20%，显著低于光学选源红移巡天中的比例。
• 红移空间相关函数中缺乏明显的手指状群集效应，表明若存在富含HI的卫星星系，其宿主晕质量应为星系群尺度（M < 10^13.7–14.3 M⊙），而非星系团尺度。
• 在红移分布峰值处，能够容纳一个HI星系的最小晕质量约为10^11 M⊙。
• HIPASS星系中不到10%的重子物质以HI形式存在，表明HI仅为总重子物质的次要成分。
• HOD参数空间中的退化现象限制了从HIPASS获得的定量约束，但红移空间相关函数通过速度弥散度约束卫星晕质量，有助于打破这些退化。
• 未来更深层的巡天（如ASKAP巡天）将能实现对HI聚类更精确的测量，并推动对HI分布与环境关系的深入研究。