[論文レビュー] BeppoSAX observations of two high redshift clusters of galaxies: RXJ0152.7-1357 and MS2053.7-0449

R. Della Ceca, R. Scaramella+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、赤方偏移 z=0.83 の RXJ0152.7-1357 および z=0.58 の MS2053.7-0449 の2つの高赤方偏移銀河団について、BeppoSAX によるX線観測を行い、ガスの温度および金属量を測定することで、X線全波長放射率–温度（L(bol)–T）関係の進化を調査した。データは、非進化またはやや進化する L(bol)–T 関係を支持しており、低-Omega 宇宙論モデルを支持する。

ABSTRACT

We present X-ray observations of two high redshift clusters of galaxies carried out with the BeppoSAX satellite. One cluster, RXJ0152.7-1357 at z = 0.83, was selected from the ROSAT Deep Cluster Survey sample, as one of the most X-ray luminous systems known at z>0.5. The optical and ROSAT-PSPC data show a complex morphology with at least two cores. Our SAX observations yield a gas temperature kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV and a metallicity A = 0.53^{+0.29}_{-0.24}, with a prominent iron K(alpha) line. The second cluster, MS2053.7-0449 at z = 0.58, was selected from the EMSS sample. Given the poor statistics no constraints on the metallicity can be derived from the present data. Large uncertainties are associated to the gas temperature (kT = 6.7^{+6.8}_{-2.3} keV), which has been obtained after fixing the abundance to 0.3 solar. Combining these results with those obtained for similarly high redshift (z >= 0.5) clusters of galaxies with broad band X-ray spectra, we discuss the high redshift L(bol) - T relationship. The data can easily be accommodated with a non-evolving (or mildly evolving) L(bol) - T relation, a result which, when combined with the little observed evolution in the bulk of the X-ray cluster population, gives support to low Omega cosmological models.

研究の動機と目的

• BeppoSAX のデータを用いて、赤方偏移 z=0.83 の RXJ0152.7-1357 および z=0.58 の MS2053.7-0449 の2つの高赤方偏移銀河団のX線特性を調査すること。
• これらの団における高温プラズマの温度および金属量を測定し、高赤方偏移におけるX線全放射率–温度（L(bol)–T）関係の進化を評価すること。
• 異なるオメガ値における予測と観測された団スケーリング関係を比較することで、宇宙論モデルを検証すること。
• 高赤方偏移の団集団が低赤方偏移系に比べてX線特性に顕著な進化を示すかどうかを調査すること。

提案手法

• X線データは、BeppoSAX 衛星のミディアムエネルギー集中器およびローレンジエネルギー集中器の装置を用いて収集された。
• 信号対雑音比が低いことから、MS2053.7-0449 に対しては、金属量を固定値 0.3 太陽単位として用いた熱プラズマモデルをスペクトルフィッティングに適用した。
• RXJ0152.7-1357 については、自由フィットモデルを用い、温度（kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV）および金属量（A = 0.53^{+0.29}_{-0.24} 太陽単位）を導出し、鉄 K-α線が検出された。
• 観測されたX線全放射率および温度から L(bol)–T 関係を導出し、広帯域スペクトルを持つ他の高赤方偏移団の結果と統合した。
• 低-Omega および高-Omega モデルの予測と観測されたスケーリング関係を比較することで、宇宙論的意味を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移の団（z ≥ 0.5）におけるX線全放射率–温度（L(bol)–T）関係は、低赤方偏移の団と比較して顕著な進化を示すか？
• RQ2 BeppoSAX による測定で、RXJ0152.7-1357 および MS2053.7-0449 の高温銀河団内プラズマの温度および金属量はそれぞれいかほどか？
• RQ3 これらの団の観測されたX線特性は、宇宙論的モデルにおけるオメガの値をどのように制限するか？
• RQ4 観測された L(bol)–T 関係は、高赤方偏移で非進化またはやや進化する関係と整合的か？

主な発見

• RXJ0152.7-1357 の高温プラズマの温度は kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV、金属量は A = 0.53^{+0.29}_{-0.24} 太陽単位と測定され、中程度に金属が豊富な環境であることが示された。
• RXJ0152.7-1357 のスペクトルには顕著な鉄 K-α発光線が検出され、鉄の過剰な含有量が裏付けられた。
• MS2053.7-0449 については、信号対雑音比が低いため、温度は kT = 6.7^{+6.8}_{-2.3} keV と大きな不確実性を伴い、金属量の信頼できる測定は不可能であった。
• 他の高赤方偏移団の結果と統合した結果、観測された L(bol)–T 関係には顕著な進化が認められず、非進化またはやや進化する関係と整合的であった。
• L(bol)–T 関係に強い進化がないことは、高-Omega の代替モデルよりも低-Omega 宇宙論モデルを支持する。