[论文解读] The Vimos VLT Deep Survey: Stellar mass segregation and large-scale galaxy environment in the redshift range 0.2<z<1.4

M. Scodeggio, D. Vergani+50 more|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用 179

一句话总结

本研究利用甚大望远镜深空星系巡天（VVDS）数据，分析红移 0.2 < z < 1.4 范围内星系的恒星质量与准静止帧颜色的分离现象。研究发现，在高密度区域中存在显著的恒星质量分离，且该质量分离随时间保持稳定；而颜色分离主要由潜在的质量相关性驱动，而非直接的环境效应。

ABSTRACT

Hierarchical models of galaxy formation predict that the properties of a dark matter halo depend on the large-scale environment surrounding the halo. As a result of this correlation, we expect massive haloes to be present in larger number in overdense regions than in underdense ones. Given that a correlation exists between a galaxy stellar mass and the hosting dark matter halo mass, the segregation in dark matter halo mass should then result in a segregation in the distribution of stellar mass in the galaxy population. In this work we study the distribution of galaxy stellar mass and rest-frame optical color as a function of the large-scale galaxy distribution using the VLT VIMOS Deep Survey sample, in order to verify the presence of segregation in the properties of the galaxy population. We use the VVDS redshift measurements and multi-band photometric data to derive estimates of the stellar mass, rest-frame optical color, and of the large-scale galaxy density, on a scale of approximately 8 Mpc, for a sample of 5619 galaxies in the redshift range 0.2<z<1.4. We observe a significant mass and optical color segregation over the whole redshift interval covered by our sample, such that the median value of the mass distribution is larger and the rest-frame optical color is redder in regions of high galaxy density. The amplitude of the mass segregation changes little with redshift, at least in the high stellar mass regime that we can uniformely sample over the 0.2<z<1.4 redshift interval. The color segregation, instead, decreases significantly for z>0.7. However, when we consider only galaxies in narrow bins of stellar mass, in order to exclude the effects of the stellar mass segregation on the galaxy properties, we do not observe any more any significant color segregation.

研究动机与目标

• 本文旨在检验星系恒星质量与颜色特性在大尺度环境中的分离现象。
• 研究探讨这种分离是否由暗物质晕质量的相关性驱动，还是由直接的环境过程引起。
• 本研究试图厘清星系质量与环境在星系演化中的相对作用。
• 研究检验所观测到的颜色分离是否为质量分离的次级效应，或为环境的直接影响。

提出的方法

• 作者利用VVDS的红移数据与多波段测光数据，估算5,619个星系的恒星质量与准静止帧B-I颜色。
• 采用三维自适应核密度平滑技术，在约8 Mpc尺度上测量星系的大尺度密度。
• 恒星质量通过使用Chabrier初始质量函数和合成星族模型库进行Sed拟合获得。
• 通过比较不同红移区间内不同密度四分位数的星系属性（质量与颜色），评估分离现象。
• 采用窄恒星质量区间以隔离环境对颜色的影响，检验颜色分离是否在质量恒定条件下仍独立存在。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 0.2 < z < 1.4 范围内，星系大尺度环境是否存在显著的恒星质量分离？
• RQ2 在该红移范围内，恒星质量分离的强度是否随红移演化？
• RQ3 在密集区域观测到的颜色分离是直接的环境效应，还是质量分离的结果？
• RQ4 当恒星质量保持不变时，颜色分离是否能被已知的颜色-恒星质量关系完全解释？
• RQ5 晕质量与环境对星系属性相关性的相对贡献如何？

主要发现

• 在红移范围 0.2 < z < 1.4 内，观测到显著的恒星质量分离，高密度区域的中值恒星质量更高。
• 质量分离的幅度在红移范围内几乎保持恒定，从 z=0.4 到 z=1.2 无显著演化。
• 观测到准静止帧颜色分离，密集区域的星系系统性更红。
• 当星系被限制在窄恒星质量区间时，其颜色分离在大尺度环境上不再显著。
• 因此，观测到的颜色分离主要为次级效应，由潜在的恒星质量分离与颜色-质量关系驱动。
• 结果支持如下假设：许多观测到的星系属性环境效应为间接效应，通过星系恒星质量与暗物质晕质量的相关性中介实现。