[论文解读] Virgo Filaments II: Catalog and First Results on the Effect of Filaments on galaxy properties

G. Castignani, Benedetta Vulcani+13 more|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 112被引用 30

一句话总结

本文呈现了约7,000个星系的综合目录，分布于室女座星系团12倍维里半径范围内，利用断层扫描方法识别出13条丝状结构。研究发现，丝状结构作为过渡环境，其早型星系比例高于场区，表明形态-密度关系在星系进入星系团之前即已开始形成，并公开发布了所有星系与丝状结构的数据供公众使用。

ABSTRACT

Virgo is the nearest galaxy cluster; it is thus ideal for studies of galaxy evolution in dense environments in the local Universe. It is embedded in a complex filamentary network of galaxies and groups, which represents the skeleton of the large scale Laniakea supercluster. Here we assemble a comprehensive catalog of galaxies extending up to ~12 virial radii in projection from Virgo to revisit the Cosmic Web structure around it. This work is the foundation of a series of papers that will investigate the multi-wavelength properties of galaxies in the Cosmic Web around Virgo. We match spectroscopically confirmed sources from several databases and surveys including HyperLeda, NASA Sloan Atlas, NED, and ALFALFA. The sample consists of ~7000 galaxies. By exploiting a tomographic approach, we identify 13 filaments, spanning several Mpc in length. Long > 17 Mpc/h filaments, tend to be thin (< 1 Mpc/h in radius) and with a low density contrast (< 5), while shorter filaments show a larger scatter in their structural properties. Overall, we find that filaments are a transitioning environment between the field and cluster in terms of local densities, galaxy morphologies, and fraction of barred galaxies. Denser filaments have a higher fraction of early type galaxies, suggesting that the morphology-density relation is already in place in the filaments, before galaxies fall into the cluster itself. We release the full catalog of galaxies around Virgo and their associated properties.

研究动机与目标

• 创建一个完整的、多波段的星系目录，覆盖室女座星系团12倍维里半径范围内的区域，以研究其环境特征。
• 利用断层扫描方法，识别并表征室女座星系团周围宇宙网中的大尺度丝状结构。
• 研究丝状环境如何影响星系的形态、恒星形成活动及气体含量等属性。
• 公开发布星系位置、红移、环境属性及丝状结构归属标志的目录，供未来多波段研究使用。
• 确定丝状环境对星系演化的影响是否独立于局部密度。

提出的方法

• 整合HyperLeda、NED、NASA-Sloan Atlas和ALFALFA巡天的光谱数据，构建一个同质的星系样本。
• 采用断层扫描方法重建宇宙网结构，基于星系的过密度与空间聚集性识别丝状结构。
• 计算二维和三维局部星等密度（n5,2D 和 n5,3D），并使用泊松不确定性量化局部环境。
• 将星系定义为属于丝状结构的条件为距离丝状结构主干不超过2 h−1 Mpc，并根据空间与运动学标准分配星系团/星系群/纯场区标志。
• 应用红移无关的距离估计（Steer et al. 2017）和基于模型的速度（Mould et al. 2000），以提高径向速度的准确性。
• 将星系映射至超星系坐标系（X, Y, Z），以促进三维环境分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 室女座星系团周围的宇宙网大尺度结构如何？可识别出多少条独立的丝状结构？
• RQ2 星系属性（如形态、恒星形成、气体含量）在不同环境（场区、丝状结构、星系群、星系团）中如何变化？
• RQ3 丝状环境在多大程度上独立于局部密度影响星系演化？
• RQ4 形态-密度关系是否已在星系落入室女座星系团之前于丝状结构中形成？
• RQ5 位于距离丝状结构主干不同距离的星系中，气体储层（HI、CO）的分布如何？

主要发现

• 本研究识别出13条独立的丝状结构，长度可达∼17 h−1 Mpc，其中更长的丝状结构更细（半径 < 1 h−1 Mpc）且密度更低（对比度 < 5）。
• 丝状结构代表了场区与星系团之间的过渡环境，星系属性（如形态、棒状结构分数）随局部密度系统性变化。
• 密度更高的丝状结构中早型星系比例更高，表明形态-密度关系在星系落入星系团之前已在丝状结构中形成。
• 丝状结构中的星系比场区星系更质量更大、更红，且气体分数更低，与环境导致的恒星形成抑制过程一致。
• 该目录包含7,000个星系，附带交叉识别、红移、环境属性及丝状结构归属标志，所有数据均以机器可读格式公开发布。
• 数据显示，丝状结构中的星系具有延伸的Hα发射线和改变的气体储层，表明环境对恒星形成与冷却过程有显著影响。