We investigate galaxy evolution in protoclusters using a semi-analytic model applied to the Millennium Simulation, scaled to a Planck cosmology. We show that the model reproduces the observed behaviour of the star formation history (SFH) both in protoclusters and the field. The rate of star formation peaks $\sim0.7\,{\rm Gyr}$ earlier in protoclusters than in the field and declines more rapidly afterwards. This results in protocluster galaxies forming significantly earlier: 80% of their stellar mass is already formed by $z=1.4$, but only 45% of the field stellar mass has formed by this time. The model predicts that field and protocluster galaxies have similar average specific star-formation rates (sSFR) at $z>3$, and we find evidence of an enhancement of star formation in the dense protoclusters at early times. At $z<3$, protoclusters have lower sSFRs, resulting in the disparity between the SFHs. We show that the stellar mass functions of protoclusters are top-heavy compared with the field due to the early formation of massive galaxies, and the disruption and merging of low-mass satellite galaxies in the main haloes. The fundamental cause of the different SFHs and mass functions is that dark matter haloes are biased tracers of the dark matter density field: the high density of haloes and the top-heavy halo mass function in protoclusters result in the early formation then rapid merging and quenching of galaxies. We compare our results with observations from the literature, and highlight which observables provide the most informative tests of galaxy formation.
A Possible Protocluster of Galaxies Serendipitously Discovered in the Field of an Intermediate-Redshift Post-starburst Galaxy
Texas A&M University（德州农工大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
Probing the influence of the protocluster environment on galaxy morphology at z = 2.23
Tsinghua University（清华大学）；Anhui University of Science and Technology（安徽理工大学）；INAF - Osservatorio di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Institute for Astronomy, University of Hawai‘i（夏威夷大学天体物理研究所）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学天文与空间科学学院）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学天文与天文物理前沿研究院）；Gemini Observatory, NSF NOIRLab（Gemini 天文台，美国国家光学红外天文实验室）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Davis（加州大学戴维斯分校物理与天文学系）；Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University（德州农工大学物理与天文学系）；George P. and Cynthia Woods Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Texas A&M University（德州农工大学乔治·P·和辛西娅·伍兹基础物理与天文学研究所）
Accelerated galaxy growth and environmental quenching in a protocluster at z=3.24
我们提出了一个多波长的研究星系D4 UD 01，光谱证实的原星系团在z = 3.24调查环境的趋势。根据Ks波段测光红移（photo-z）为3.0 < z < 3.4的观测结果，选取了450个星系，其中约12%为静止星系。静止星系是整个样本中质量最大、最红的星系之一。我们确定了一个大的photo-z星系在外地，这是接近以前光谱证实的来源的原星系团。我们发现，静止的星系主要集中在过密的原星系团区域具有较高的静止分数，显示出环境淬火的迹象。在恒星质量函数中，原星系团中的星系团形成的速度比场的对应物要快，这表明在过密区域有早期和加速的质量组装。虽然在原星团中发现了恒星形成受到抑制的微弱证据，但统计数据还不足以得出明确的结论。我们的工作揭示了当宇宙只有2 Gyr时，大质量星系的形成是如何在原星系团的致密区域受到影响的。
A Search for Massive Galaxy Population in a Protocluster of LAEs at $z = 2.39$ near the Radio Galaxy 53W002
利用Subaru望远镜Suprime-Cam和MOIRCS的$B,~V,~i^\prime,~J,~H,~{\rm{and}}~K_s$波段成像数据，在射电星系53 W 002附近的$z=2.39$观测到的莱曼$~α$发射体（LAEs）的已知大尺度高密度结构中寻找大质量星系群。在我们的巡天$70.2~{\rm{arcmin}}^{2}$中，我们通过$JHK_s$波段颜色和光谱能量分布（SED）拟合分析（$JHK_s$ -selected galaxies）选择了62个原星系候选成员，并将它们的物理性质与COSMOS场中的一个比较样本进行了比较。我们发现在$K_s<22.25,~J-K_s>2,~{\rm{or}}~V-K_s>4$的53 W 002场中，$JHK_s$选择星系的数密度显著过剩。特别是在53 W 002视场中具有$K_s<22.25~{\rm{and}}~J-K_s>2$的$JHK_s$选定星系的数密度比比较样本高9倍。大多数具有$K_s<22.25~{\rm{and}}~J-K_s>2$的星系都是具有$M_s>10^{11}~M_\odot$的大质量星系，它们的sSFR为$10^{-11}$ -- $10^{-10}~\rm{yr^{-1}}$，表明恒星形成尚未完全停止。我们还发现了具有$M_s=5\times10^{10}$ -$10^{11}~M_\odot~{…
Discovery of a $z\simeq 4.9$ Lyman-$α$ Emitter Protocluster: Wavelength-Dependent Environmental Effects on Galaxy Structure
National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The Graduate University for Advanced Studies（日本综合研究大学院大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Tohoku University（东北大学）
MAHALO Deep Cluster Survey I. Accelerated and enhanced galaxy formation in the densest regions of a protocluster at z=2.5
我们用斯巴鲁望远镜对位于$z=2.53$的年轻原星团USS 1558 $-$ 003进行了10小时净积分的深H $α$窄带成像。该系统由4个稠密的大规模局部超密度群组成，由107个H $α$发射体（HAE）追踪，其恒星质量和尘埃校正的恒星形成率分别低至$1\times10^8$ M $_\odot$和3 M $_\odot$ yr $^{-1}$。我们已经调查了环境的依赖性的各种物理性质内的原团通过比较分布的HAE在较高和较低的密度与标准的Kolmogorov-Smirnov测试。在97%的置信水平下，我们发现在最极端的“超群”中，对应于超密度的前四分位数，HAE的恒星形成主序列中的恒星形成增强。此外，我们推导出H $α$光度和恒星质量在群和群间区域的分布函数，近似对应于比一般场高30倍和8倍的密度。因此，我们确定了0.7和0.9 dex高截断H $α$光度和恒星质量函数的密集组，分别。另一方面，在原星系团的群间环境中的HAE显示出类似的分布函数的场星系，尽管居住在显着的overdensities。在团簇形成的早期阶段，从我们的结果推断，在原星系团的致密部分有一个大质量星系的加速形成。我们预计，这些星系最终会成长并转变为早期类型的星系，就像在今天的富星系团中看到的那样。
Quantifying the Impact of Incompleteness on Identifying and Interpreting Galaxy Protocluster Populations with the TNG-Cluster Simulation
University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；University of California Davis（加州大学戴维斯分校）；University of Hawai‘i（夏威夷大学）；INAF - Osservatorio di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；Gemini Observatory（双子座天文台）
Spider-Webb: enhanced star formation in low-mass galaxies within the Spiderweb protocluster revealed by JWST Pa$β$ narrow-band imaging
Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency（日本宇宙航空研究开发机构宇宙科学研究所）；Astronomical Institute, Tohoku University（东北大学天文研究所）；National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), National Institutes of Natural Sciences（国立天文台（NAOJ），国立自然科学研究所）；Waseda Institute for Advanced Study (WIAS), Waseda University（早稻田大学高等研究院（WIAS））；Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)（加那利天体物理学研究所（IAC））；Departamento Astrofísica, Universidad de La Laguna（拉古纳大学天体物理系）；Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（天体生物学中心（CAB），西班牙国家科学技术研究委员会-国家航空航天技术研究所）
Early Emergence of Environmental Effects: Accelerated Galaxy Assembly in a z=2.96 Protocluster in the COSMOS Field
Tsinghua University（清华大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI)（宇宙物理与数学研究所（ Kavli IPMU ））
Very Compact Dense Galaxy Overdensity with δ ~ 130 Identified at z ~ 8: Implications for Early Protocluster and Cluster-Core Formation
我们报告了在$z\sim8$上首次发现的致密致密星系超密度，被命名为A2744 z 8 OD。A2744 z 8 OD由八个$Y$ -dropout星系组成，位于Abell 2744后面，最初由哈勃前沿场研究确定。然而，到目前为止，还没有研究得出结构形成的基本物理量或与理论模型进行比较。我们从八个像A2744 z 8 OD数据一样深的哈勃遗留图像的场数据中获得了$z\sim8$的辍学星系的均匀样本。利用该样本，我们发现A2744 z 8 OD的星系表面过密度值非常高，即$δ\simeq130$，其中$δ$是由$6"$（$\simeq30$ physical kpc）半径的小圆圈内的过密度定义的。由于迄今为止尚未报告高$z$过密度的如此大的$δ$值，因此A2744 z 8 OD是一种与先前高$z$过密度研究中发现的系统明显不同的系统。在Henriques et al.（2015）的星系+结构形成模型中，存在一个非常相似的过密度模型Modelz 8 OD，它由$6"$半径圆中$z\sim8$处的8个模型脱落星系组成。Modelz 8 OD是今天的$10^{14}M_\odot$星系团的前身，七个Modelz 8 OD星系中有一半以上合并成星系团中最亮的星系团（BCG）。如果Modelz 8 OD是A2744 z 8 OD的对应物，模型表明A2744 z 8 OD可能是今天的$10^{1…
Emergence of an Ultra-Red Ultra-Massive Galaxy Cluster Core at $z=4$
最近对大质量星系团演化的模拟和观测预测，大多数恒星质量的积累发生在星系团成员内部，在星系团维里化之前。$z>3$的原星系团富含尘埃，恒星形成星系（DSFG）是$z\sim0$这些大质量星系团的最佳候选祖先。在这里，我们提出了第一个研究分析恒星的排放，随着冷尘埃和气体连续发射光谱证实的$z=4.002$原星团核心丰富的DSFG，遥远的红色核心（DRC）。我们结合新的HST和斯皮策数据与现有的双子座，赫歇尔，和ALMA观测，以获得个人的星系级属性，并将它们与同时代的领域和其他原星系团星系进行比较。所有的原星系团成员都是大质量的（$>10^{10}$ M $_\odot$），但并不比它们的同时代场对应物大得多。在不确定性范围内，所有星系在恒星形成与恒星质量主序星的关系上，以及在恒星形成效率平面上几乎无法区分。假设未来没有大量的新鲜气体流入，我们估计这些气态DSFG将耗尽它们在$\sim300$ Myr中的气藏，成为$z\sim3$中占主导地位的大规模静止椭圆星系。利用不同的方法，我们得到了$z=4$晕的总质量为$\sim10^{14}$ M $_\odot$，并估计DRC将通过$z=0$演化成为质量为$\gtrsim10^{15}$ M $_\odot$的超大质量星系团核.
Chaotic Molecular Gas in Five Dusty Star-forming Galaxies in the Spiderweb Protocluster at $z = 2.16$
University of Arizona（亚利桑那大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
