Groups of galaxies: a key environment for galaxy evolution

Galaxy groups are the most common structure in the universe and, as they span a wide range in local density, showing properties which range from cluster-like to field-like represent the ideal place to investigate galaxy evolution. In particular, on these scales can be active fundamental pre-processes responsible of galaxy transformations; thus, they can have a profound effect on the overall galaxy population since about 50% of all galaxies are in groups by z ~ 0. The aim of the thesis has been to explore the properties of galaxies in groups and to understand whether and how they vary as function of global environment in which they reside. In this thesis I first present the construction and the characteristics of a new catalog of groups and galaxies representative of the general field population at low redshift, the Padova Millennium Galaxy and Group Catalogue (PM2GC). The group building method used to identify galaxy groups is based on a Friends-of-Friends algorithm which takes advantage of two available quantities in observational galaxy catalogs: the projected separation in the sky and the velocity difference in the redshift space. Non-group galaxies were subdivided into “binary” systems of two bright close companions, and “single” galaxies with no companion, in order to identify different environments useful scientific analysis. I compared galaxy groups properties with those of more isolated galaxies in other environments in PM2GC and with cluster galaxies from the WIde-field Nearby Galaxy cluster Survey (WINGS). I performed a morphological analysis studying the relation between morphology and mass among single, binaries, group and cluster galaxies. I found a very smooth trend of all morphological types with environment except for S0 galaxies in clusters. Moreover, I shown that the morphological fraction depends strongly on galaxy stellar mass at very high masses. Finally, I investigated the galaxy stellar mass function (MF) to understand if the observed variations in the galaxy morphology can be explained by the dependence of the galaxy mass itself on environment. I found that at low redshift, contrary to expectations, the mass function of general field is indistinguishable from that of galaxy clusters while the difference becomes evident only considering lowest mass haloes, i.e. single galaxies. I also found indication that there is a dependence of the upper mass limit of samples on environment with the most massive galaxies only hosted by the most massive haloes. All these results represent a very important indications that not only stellar mass but also the environment in which a galaxy resides play a role in galaxy evolution. Moreover, they highlight that exist a cluster specific effect which acts on the classes of spirals and S0s galaxies since a significant number of S0s in clusters has a different origin with respect to S0s in other environments. This means that S0 population in clusters probably are closely related to spiral one

I gruppi di galassie sono le strutture pi ù comuni nell’universo e, poiché abbracciano una vasta gamma di densità locali mostrando proprietà che si estendono da quelle tipiche degli ammassi a quelle tipiche del campo, rappresentano il luogo ideale per indagare l’evoluzione delle galassie. In particolare, i pre-processi responsabili delle trasformazioni delle galassie possono avvenire su queste scale; per tale motivo, essi possono avere un profondo effetto sulla popolazione complessiva di galassie in quanto pi ù del 50 per cento di tutte le galassie dell’universo oggi sono in gruppi. Lo scopo della tesi è stato quindi quello di esplorare le proprietà delle galassie nei gruppi e capire se e come esse variano in funzione dell’ambiente in cui risiedono. In questa tesi presento innanzitutto la costruzione e le caratteristiche di un nuovo catalogo di gruppi e di galassie rappresentativo della popalazione di campo a basso redshift, il Padova Millennium Galaxy and Group Catalog (PM2GC). Il metodo utilizzato per identificare i gruppi di galassie si basa sull’algoritmo ”Friends-of-Friends” che sfrutta due quantità disponibili nei cataloghi osservativi delle galassie: la separazione proiettata nel cielo e la differenza di velocità nello spazio dei redshift. Le galassie che non risultano essere membri dei gruppi sono state suddivise in galssie appartenenti a sistemi ”binari” costituiti da due oggetti vicini molto luminosi e galassie ”singole” senza alcun compagno, al fine di identificare diversi ambienti utili per l’analisi scientifica. Ho confrontato le proprietà delle galassie nei gruppi con quelle di galassie più isolate appartenenti ad altri ambienti nel catalogo PM2GC e con galassie di ammasso prese dalla WIde-field Nearby Galaxy cluster Survey (WINGS). Ho quindi eseguito un’analisi morfologica studiando la relazione tra morfologia e massa tra le galassie singole, binarie, di gruppo e di ammasso. Ho trovato un andamento molto regolare in funzione dell’ambiente per tutti i tipi morfologici fatta eccezione per le galassie S0 negli ammassi. Inoltre, ho mostrato che la frazione morfologica dipende fortemente dalla massa delle galassie soprattutto per masse molto grandi. Infine, ho esaminato la funzione di massa stellare delle galassie (MF) per capire se le variazioni che abbiamo osservato nelle proprietà morfologiche delle galassie possono essere spiegate dalla dipendenza della massa stessa della galassia dall’ambiente. Ho scoperto che a basso redshift, contrariamente alle aspettative, la funzione di massa delle galassie di campo è indistinguibile da quella degli ammassi di galassie e tale differenza diventa evidente solo considerando aloni con masse pi ù basse, vale a dire le galassie singole. Ho anche trovato indicazione che vi è una dipendenza del limite di massa superiore dei diversi campioni di galassie dall’ambiente con le galassie pi ù massicce che sono ospitate dagli aloni più massicci. Tutti questi risultati ci danno importanti indicazioni che non solo la massa stellare ma anche l’ambiente in cui esse risiedono gioca un ruolo nell’evoluzione delle galassie. Inoltre, essi evidenziano che esiste un effetto specifico degli ammassi di galassie che agisce esclusivamente sulle classi di galassie S0 e spirali poiché un numero significativo di galassie S0 negli ammassi ha un’origine diversa rispetto alle S0 in altri ambienti. Questo significa che probabilmente la popolazione di galassie S0 negli ammassi è strettamente collegata a quella delle spirali