[论文解读] The VIMOS-VLT Deep Survey. The dependence of clustering on galaxy stellar mass at z~1

B. Meneux, L. Guzzo+44 more|ArXiv.org|Jun 29, 2007

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 4被引用 54

一句话总结

本研究利用VIMOS-VLT深空 Survey（VVDS）首次提供了在 z ~ 0.85 时星系恒星质量依赖性团聚的直接证据。研究发现，更高质量的星系（M > 10^10.5 M☉）表现出显著更强的团聚（r₀ = 4.28 h⁻¹ Mpc）和更陡的关联函数斜率（γ = 2.28），而低质量星系则表现出较弱的团聚（r₀ = 2.76 h⁻¹ Mpc，γ = 1.67）。同时，大质量星系的线性偏置 b 从 z ~ 0.15 时的 ≈1.33 增加至 z ~ 0.85 时的 ≈1.62，表明其形成于最高质量的暗物质晕中。

ABSTRACT

Aims: We use the VVDS-Deep first-epoch data to measure the dependence of galaxy clustering on galaxy stellar mass, at z~0.85. Methods: We measure the projected correlation function wp(rp) for sub-samples with 0.510^9 Msun to r0 ~ 4.28 h^-1 Mpc for galaxies more massive than 10^10.5 Msun. At the same time, the slope increases from ~ 1.67 to ~ 2.28. A comparison of the observed wp(rp) to local measurements by the SDSS shows that the evolution is faster for objects less massive than ~10^10.5 Msun. This is interpreted as a higher dependence on redshift of the linear bias b_L for the more massive objects. While for the most massive galaxies b_L decreases from 1.5+/-0.2 at z~0.85 to 1.33+/-0.03 at z~0.15, the less massive population maintains a virtually constant value b_L~1.3. This result is in agreement with a scenario in which more massive galaxies formed at high redshift in the highest peaks of the density field, while less massive objects form at later epochs from the more general population of dark-matter halos.

研究动机与目标

• 测量高红移（z ~ 0.85）时星系团聚对恒星质量的依赖关系，此前该关系尚未被直接观测到。
• 量化观测选择偏差（尤其是通量受限的不完全性）对测量团聚的影响，特别是当 M ~ 10^9.5 M☉ 以下时。
• 利用VVDS和SDSS数据，比较从 z ~ 0.85 到 z ~ 0.15 时低质量与高质量星系的团聚演化。
• 评估观测到的团聚趋势是否与千年模拟（Millennium Simulation）结合半分析模型的预测一致。
• 推断不同质量星系群体线性偏置 b_L 的演化，并在分层结构形成背景下进行解释。

提出的方法

• 在 0.5 < z < 1.2 范围内，对不同质量区间（覆盖 ~10^9 至 ~10^11 M☉）的质量选择子样本测量投影关联函数 w_p(r_p)。
• 通过幂律模型拟合 w_p(r_p)，提取每个质量区间的团聚幅度（r₀）和斜率（γ）。
• 利用将千年模拟与半分析模型结合生成的真实模拟星系样本，量化通量受限选择效应和宇宙方差的影响。
• 通过将模拟样本与观测到的红移星表对比，评估完整性极限，识别出在 log(M/M☉) = 9.5 以下存在显著不完整性。
• 基于标准宇宙学模型和 σ₈ 演化，从团聚幅度计算线性偏置 b_L，以比较 z ~ 0.85 和 z ~ 0.15 时的差异。
• 通过将模拟预测与观测团聚对比验证结果，发现在研究的红移和质量范围内，1-σ 内一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 z ~ 0.85 时，星系团聚是否依赖于恒星质量？若依赖，其如何随质量变化？
• RQ2 通量受限调查效应（尤其是质量不完整性）如何影响高红移时测量的团聚特性？
• RQ3 从 z ~ 0.85（VVDS）到 z ~ 0.15（SDSS），团聚幅度和斜率如何演化，特别是对不同质量区间？
• RQ4 观测到的团聚演化是否与千年模拟及半分析模型的预测一致？
• RQ5 线性偏置 b_L 的演化对大质量星系及其宿主暗物质晕的形成历史有何启示？

主要发现

• 团聚长度 r₀ 从 M > 10^9 M☉ 星系的 2.76 h⁻¹ Mpc 增加至 M > 10^10.5 M☉ 星系的 4.28 h⁻¹ Mpc，表明更高质量星系团聚更强。
• 在相同质量范围内，投影关联函数的斜率 γ 从 1.67 增加至 2.28，表明大质量星系的空间团聚更陡。
• 最高质量星系（M > 10^10.5 M☉）的线性偏置 b_L 从 z ~ 0.15 时的 1.33 ± 0.03 增加至 z ~ 0.85 时的 1.62 ± 0.18，表明其在早期相对于基底物质场团聚更强。
• 对于低质量星系（M < 10^10.5 M☉），团聚幅度在 z ~ 0.85 到 z ~ 0.15 间显著演化，而最高质量星系的团聚幅度演化可忽略，与它们的晕在早期形成一致。
• 基于千年模拟和半分析模型生成的模拟样本在 1-σ 内重现了观测到的团聚特性，证实结果对系统误差和宇宙方差具有鲁棒性。
• 观测到的质量依赖性团聚及偏置演化与分层演化情景一致，即大质量星系形成于最高质量的暗物质晕中，且其恒星质量在高红移时与宿主晕质量成正比。