[論文レビュー] A search for clusters at high redshift - II. A proto cluster around a radio galaxy at z=2.16

L. Pentericci, J. Kurk+8 more|arXiv (Cornell University)|Aug 9, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、赤方偏移 z=2.16 の高赤方偏移電波銀河 1138–262 の周囲に、VLT スペクトロスコピーを用いて巨大で変化し続ける銀河プロトクラスタが確認された。1.5 Mpc 圈内には14個の銀河と1個のQSOが検出され、速度分散がそれぞれ約500 km s⁻¹ および約300 km s⁻¹ の2つの準集団に分かれており、全動的質量が 10¹⁴ M⊙ を超えることを示唆し、初期宇宙における巨大クラスタの形成を支持する。

ABSTRACT

VLT spectroscopic observations of Ly alpha--excess objects in the field of the clumpy radio galaxy 1138-262 at z=2.16 have led to the discovery of 14 galaxies and one QSO at approximately the same distance as the radio galaxy. All galaxies have redshifts in the range 2.16 \pm 0.02, centered around the redshift of the radio galaxy, and are within a projected physical distance of 1.5 Mpc from it. The velocity distribution suggests that there are two galaxy subgroups having velocity dispersions of ~500 km/s and ~300 km/s and a relative velocity of 1800 km/s. If these are virialized structures, the estimated dynamical masses for the subgroups are ~9 and ~3x10E13 solar masses respectively, implying a total mass for the structure of more than 10E14 solar masses. The new observations, together with previous results, suggest that the structure of galaxies around 1138-262 is likely to be a forming cluster.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移電波銀河 1138–262 が、形成中の銀河クラスタを示す過密度環境に位置しているかどうかを調査すること。
• 1138–262 の周囲におけるLyα発光銀河の赤方偏移分布および運動的構造を特定し、その力学的状態を評価すること。
• 系の動的質量を推定し、準拡散クラスタに進化する可能性を評価すること。

提案手法

• 1138–262 の周囲 6.8′×6.8′ の領域に位置する75個の候補Lyα発光銀河の赤方偏移を取得するため、深さのあるVLT FORS1マルチオブジェクトスペクトロスコピー（MOS）を実施。600B グリズムを用いた。
• 波長校正にはヘリウムおよびHgCdの標準ランプを、フラックス校正には標準星GD108を用い、精度を 0.2 Å 以内に保証した。
• 小標本に対して高いロバスト性を示す gapper sigma 評価法（Beers et al. 1990）を用いて、準集団の速度分散を計算した。
• 空間的クラスタリングを評価するため、Landy-Szalay 評価法を用いて角度2点相関関数を計算した。
• 速度分散の計算からQSOを除外することで、銀河準集団の力学的状態をより明確に分離した。
• スペクトロスコピック赤方偏移と、先行する狭帯域および広帯域画像（論文I）を統合し、1.5 Mpc 圈内に z≈2.16 の15個の銀河を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移電波銀河 1138–262 の周囲に、z≈2.16 で顕著な銀河過密度が存在するか。これは、形成中のクラスタを示唆するか？
• RQ2 特に速度分散と空間的分布を考慮した場合、銀河の運動的性質は、準拡散準集団であるか、あるいは進行中の合体を示唆するか？
• RQ3 この系の動的質量は何か。クラスタ形成に必要な閾値を超えているか？
• RQ4 銀河の空間的クラスタリングパターンは、ランダム分布と比較してどう異なるか。これは、系の構造に何を示唆するか？
• RQ5 高温のX線発光ガスと質量の大きな中心銀河の存在は、この系がプロトクラスタであるという仮説を支持するか？

主な発見

• 14個の銀河と1個のQSOが、赤方偏移 2.16 ± 0.02 の範囲でスペクトロスコピックに確認され、いずれも電波銀河 1138–262 から1.5 Mpc 圈内に位置している。
• 速度分布から、中央赤方偏移がそれぞれ 2.145 ± 0.002 および 2.164 ± 0.002 の2つの明確な準集団が判明し、相対的径方向速度差は1800 km s⁻¹ であった。
• gapper sigma 評価法を用いて、それぞれの準集団の速度分散は 520 ± 140 km s⁻¹ および 280 ± 70 km s⁻¹ と推定された。
• 準集団の動的質量はそれぞれ約 9 × 10¹³ M⊙ および約 3 × 10¹³ M⊙ と推定され、合計で 10¹⁴ M⊙ を超える総質量を示唆した。
• 角度2点相関関数は、約25″ および約150″ で有意なクラスタリングを示し、それぞれ99.7%および99.8%の有意水準であった。これは空間的クラスタリングを示している。
• 準集団間の空間的分離に顕著な差は認められなかったが、準集団の存在は階層的クラスタ形成モデルと整合しており、他の高赤方偏移クラスタでも観測されている。