[论文解读] Theory of galaxy dynamics in clusters and groups

G. A. Mamon|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 1999

Astronomy and Astrophysical Research被引用 6

一句话总结

本文提出了一种星系群和星系团中星系动力学的解析理论，考虑了宿主势场引起的潮汐力对星系尺寸和并合截面的限制。结果表明，只有大质量星系在被更大质量系统吞并前才会经历显著的主并合；尽管潮汐力在星系团中心抑制了并合，但它们在外部区域驱动了并合事件，从而调和了密集环境中的观测并合率与理论预期之间的矛盾。

ABSTRACT

Analytical estimates of the mass and radial dependence of the rates of galaxy mergers and of tidal interactions are derived for clusters and groups of galaxies, taking into account the tides from the system potential that limit the sizes of galaxies. Only high mass galaxies undergo significant major merging before being themselves cannibalized by more massive galaxies. Strong tides from the group/cluster potential severely limit the merger/tide cross-sections in the central regions, and while tides are most efficient at the periphery, one should see merging encounters further inside rich clusters.

研究动机与目标

• 理解星系团/星系群势场引起的潮汐力如何影响星系并合与相互作用速率。
• 量化星系团与星系群中星系并合与潮汐相互作用截面的径向依赖性。
• 确定星系在被更大质量系统吞并前经历显著主并合的条件。
• 调和密集星系环境中观测到的并合频率与理论模型之间的矛盾。
• 评估潮汐截断在限制星系核心区域尺寸与相互作用效率方面的作用。

提出的方法

• 利用星系团/星系群势场对星系潮汐力进行解析建模，以估算潮汐半径和对星系尺寸的截断效应。
• 推导并合与潮汐相互作用截面作为半径的函数，纳入密集区域的潮汐抑制效应。
• 采用球对称与维里平衡假设来模拟星系团/星系群的动力学。
• 结合星系质量函数与速度 dispersion 分布，估算不同径向区间内的并合速率。
• 应用能量与角动量守恒原理，模拟星系轨道衰减与吞并过程。
• 对径向分布上的截面进行数值积分，以计算总相互作用速率。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系团/星系群势场引起的潮汐力如何在中心区域抑制星系并合与潮汐相互作用截面？
• RQ2 星系团与星系群中星系并合与潮汐相互作用速率的径向依赖性如何？
• RQ3 哪些质量的星系最有可能在被吞并前经历显著的主并合？
• RQ4 尽管中心区域存在强烈的潮汐场，为何在富星系团的外区仍能观测到并合事件？
• RQ5 星系的潮汐截断如何影响其相互作用的有效截面？

主要发现

• 星系团/星系群势场引起的潮汐力显著降低了中心区域的并合与潮汐相互作用截面，从而抑制了相互作用。
• 在密集环境中，只有大质量星系在被更大质量星系吞并前才会经历显著的主并合。
• 尽管中心区域潮汐力强烈，但并合事件更可能在外区被观测到，因为那里的潮汐抑制效应较弱。
• 潮汐截断限制了星系的尺寸，并降低了其有效相互作用截面，尤其在星系团核心区域更为显著。
• 相互作用速率的径向分布显示外区存在峰值，与观测到的星系团外缘存在并合星系的结果一致。
• 该模型解释了为何星系团中心并合事件稀少，同时考虑了其在外区的可观测性。