环境因素与星系的quenching过程

(星系在不同环境下的演化过程,是做星系宇宙学的天文学家们很关心的一个重要问题。今天介绍的这篇文章里,分别研究了中心星系和卫星星系在不同环境中quenching的性质差异,得出了一些很有趣的结论。)

文章:Dependence of Quenching of Central and Satellite Galaxies at z=0 and z=1 on Halo Mass and Distance from its Centre

  • 作者:Joanna Woo, Avishai Dekel, S. M. Faber, Kai Noeske, David C. Koo, Brian F. Gerke, Michael C. Cooper, Samir Salim, Aaron A. Dutton, Jeffrey Newman, Benjamin J. Weiner, Kevin Bundy, Christopher N. A. Willmer, Marc Davis, Renbin Yan
  • 编辑整理:中国科学技术大学 侯磊

介绍

星系演化的研究中,有两个问题最近得到了广泛的关注。第一个问题是星系的quenching问题,即一个star-forming星系是通过那些过程降低恒星形成率,最终变成没有新形成恒星的被动演化星系。一般认为这个过程是因为缺少了形成恒星的原料,即冷气体。天文学家提出了许多物理机制来解决这个问题,大致分为两类:1、内部原因,如AGN反馈、超新星反馈等原因把气体吹离星系;2、外部原因,如星系落入更大的暗物质晕的过程中,受到激波加热或者引力能转化成的热能加热,或是受到周围星系或者暗物质的引力剥离作用而失去气体。第二个问题是星系在不同环境中的演化有何不同,比如团星系和场星系、高密度区域星系和低密度区域星系、中心星系和卫星星系,其性质有何不同。最近的一些研究(如Peng et al. 2010, 2011)把这两个问题联系起来,关注不同环境中星系的quenching方式的差异。本文也是着眼于这个问题,但是采用了新的、更有物理意义的环境参数,即星系所居住的暗物质晕的质量。

方法

本文选取了SDSS(z~0.1)和AEGIS(z~1)的星系样本,利用SFR来区分star-forming星系和quenched星系(而在以前的研究中主要采用颜色作为区分条件)。同时利用了杨小虎等人的SDSS星系群catalogue,从中可以得到星系的许多环境参数:星系居住在哪个暗物质晕中,以及该暗物质晕的质量;星系在暗物质晕中的位置,是中心星系还是卫星星系;对于卫星,其距离暗晕中心的距离;该星系局域星系密度涨落\delta_5。此外,我们还可以得到星系的恒星质量。有了上述参数,我们就可以对不同环境中的星系的quenching过程进行统计分析了。

结果

图1:各种参数对于SDSS星系quenching比例的影响。左边为中心星系,右边为卫星星系。第一排横轴代表暗晕质量的对数,纵轴代表星系恒星质量的对数。第二排横轴横轴代表暗晕质量的对数,纵轴代表log(1+δ_5)。第三排横轴代表星系恒星质量的对数,纵轴代表log(1+δ_5)。红色代表quenched比例高,蓝色代表quenched比例低。
图2:对于SDSS中的卫星星系,到暗晕中心的距离d_proj对quenched比例的影响。左图横轴代表暗晕质量对数 ,右图横轴代表恒星质量对数,两图纵轴均表示log(d_proj/R_vir),R_vir代表暗晕维里半径。

参照图1和图2,本文对于z~0星系的一些结论如下:

1、对于中心星系,quenching模式基本上由暗晕质量决定。恒星质量和\delta_5对quenching的影响,仅仅是由于恒星质量和\delta_5与暗晕质量有统计相关性而已。

2、对于卫星星系,quenching模式基本上由暗晕质量和到暗晕中心的距离决定。

z~1星系的结论请阅读原文。

总结

本文相对以前的研究,有两个独特之处。一是利用SFR而不是颜色来区分star-forming星系和quenched星系,文章中也有这种方法更合理的证明。二是采用暗晕质量而不是恒星质量或者\delta_5来描述星系环境,文章结论也证明这种环境参量更接近物理本质。

总之,本文以及最近一两年的一些其他研究表明,星系形成演化是及其复杂的一个过程,受环境效应的影响很明显。本文的结果,让我们能以暗物质晕的角度来思考这些问题,对星系形成演化和宇宙学之间联系的进一步研究很有帮助。

 

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3 Replies to “环境因素与星系的quenching过程”

  1. jin

    Chromium 17.0.963.79 Ubuntu 11.10

    你的SFR具体是怎么得来的?quenching星系与green valley galaxies有什么联系吗?能否用这种方法找到green valley galaxies ?

    • Lei Hou

      Firefox 10.0.2 Windows XP

      As in Brinchmann et al. (2004), these SFR estimates, calibrated to the Kroupa (2001) IMF, measure SFR within the fiber directly from H and H lines for star forming galaxies. For galaxies with weak lines or show evidence for AGN, they use the D4000 break calibrated to SFR using the star forming galaxies. Outside the fiber, the method for estimating SFR is improved over Brinchmann et al. (2004).

    • Lei Hou

      Firefox 10.0.2 Windows XP

      本文中研究的是quenched——不是quenching——星系的比例,粗略的说近似于早型星系、red sequence星系的比例。划分星系用的是二分法,或者是star-forming星系,或者是quenched星系,并不考虑中间性质的可能。至于专门对Green valley星系的研究,我对相关文献读的不多,就不乱说了。

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