[論文レビュー] Cross identification between X-ray and Optical Clusters of Galaxies in the SDSS DR7 Field

Lei Wang, Xiaohu Yang+6 more|arXiv (Cornell University)|Oct 10, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ROSAT全天サーベイ（RASS）のX線銀河団201個を、SDSS DR7領域内の光学的銀河群とクロス識別し、X線放射度と中心銀河の星族質量や特徴的準星族放射度といった光学的性質との間の強固なスケーリング関係を確立した。主な発見は、対数L_Xにおける1-σ散乱が約0.67のタイトなバイアスのないスケーリング関係であり、これは団質量推定の不一致を用いたより良い宇宙論的制約を可能にする。

ABSTRACT

We use the ROSAT all sky survey X-ray cluster catalogs and the optical SDSS DR7 galaxy and group catalogs to cross-identify X-ray clusters with their optical counterparts, resulting in a sample of 201 X-ray clusters in the sky coverage of SDSS DR7. We investigate various correlations between the optical and X-ray properties of these X-ray clusters, and find that the following optical properties are correlated with the X-ray luminosity: the central galaxy luminosity, the central galaxy mass, the characteristic group luminosity ($\propto \Lx^{0.43}$), the group stellar mass ($\propto \Lx^{0.46}$), with typical 1-$σ$ scatter of $\sim 0.67$ in $\log \Lx$. Using the observed number distribution of X-ray clusters, we obtain an unbiased scaling relation between the X-ray luminosity, the central galaxy stellar mass and the characteristic satellite stellar mass as ${\log L_X} = -0.26 + 2.90 [\log (M_{\ast, c} + 0.26 M_{ m sat}) -12.0]$ (and in terms of luminosities, as ${\log L_X} = -0.15 + 2.38 [\log (L_{c} + 0.72 L_{ m sat}) -12.0]$). We find that the systematic difference between different halo mass estimations, e.g., using the ranking of characteristic group stellar mass or using the X-ray luminosity scaling relation can be used to constrain cosmology. Comparing the properties of groups of similar stellar mass (or optical luminosities) and redshift that are X-ray luminous or under-luminous, we find that X-ray luminous groups have more faint satellite galaxies and higher red fraction in their satellites. The cross-identified X-ray clusters together with their optical properties are provided in Appendix B.

研究の動機と目的

• ROSAT全天サーベイ（RASS）のX線銀河団を、SDSS DR7領域内の光学的銀河群とクロス識別すること。
• X線放射度（L_X）と中心銀河の放射度、星族質量、団特性などの光学的性質との相関を調査すること。
• X線放射度、中心銀河の星族質量、準星族星族質量の間のバイアスのないスケーリング関係を導出することで、より良い宇宙論的推論を実現すること。
• 同様の質量および赤方偏移を持つX線放射度が高い団と低い団との間で、銀河集団の性質（例：明るくない準星族の数、赤色星族の割合）の違いを調査すること。
• 今後の研究のための公開可能なクロス識別銀河団カタログ（光学的およびX線的性質を含む）を提供すること。

提案手法

• 1アーキ秒以内の空間的一致を基準に、ROSAT全天サーベイ（RASS）のX線銀河団とSDSS DR7グループカタログ内の光学的銀河群をクロス識別する。
• 高解像度X線画像（チャンドラ、XMM-ニュートン）と光学データを用いて、団の中心を確認し、中心銀河の割り当てに関する曖昧さを解消する。
• 統計的手法を用いて、X線放射度（L_X）と光学的性質（中心銀河の星族質量M_*,cおよび特徴的準星族星族質量M_sat）との間のスケーリング関係を導出する。
• バイアスを最小限に抑えるために、観測された団の数分布を用いて関係式 log L_X = -0.26 + 2.90[log(M_*,c + 0.26M_sat) - 12.0] をフィッティングする。
• 星族質量と赤方偏移が一致するX線放射度が高い団と低い団を比較し、準星族集団の性質の違いを評価する。
• X線、光学、赤外線のマルチウェーブバンドデータを統合し、団の所属関係を検証し、投影効果の補正を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線銀河団において、X線放射度（L_X）と中心銀河の放射度や星族質量といった光学的性質との相関は何か？
• RQ2 クロス識別された銀河団から、X線放射度と光学的星族質量の間の強固でバイアスのないスケーリング関係をどのように導出できるか？
• RQ3 光学的放射度とX線放射度のスケーリング関係に基づく団質量推定値の系統的差異が、どのように宇宙論的モデルの制約に寄与するか？
• RQ4 同様の星族質量と赤方偏移を持つX線放射度が高い団と低い団との間で、準星族銀河集団（明るくない準星族、赤色星族の割合）の性質にどのような差が生じるか？
• RQ5 複雑なX線形態やずれたX線ピークを示すX線銀河団において、中心銀河の同定の信頼性はどの程度か？

主な発見

• 本研究では、SDSS DR7領域における光学的銀河群とのクロス識別を通じて、201個のX線銀河団を同定し、マルチウェーブバンド分析に適した良好にキャリブレーションされたサンプルを構築した。
• X線放射度（L_X）と光学的性質（中心銀河の放射度、中心銀河の星族質量、特徴的団放射度L ∝ L_X^0.43）との間には強い相関が確認され、対数L_Xにおける典型的な1-σ散乱は約0.67であった。
• バイアスのない導出されたスケーリング関係は、log L_X = -0.26 + 2.90[log(M_*,c + 0.26M_sat) - 12.0] であり、放射度ベースのバージョンは log L_X = -0.15 + 2.38[log(L_c + 0.72L_sat) - 12.0] である。
• 光学的放射度とX線放射度のスケーリング関係に基づく団質量推定値の系統的差異は、宇宙論的モデルの制約に利用可能である。
• 同様の星族質量と赤方偏移を持つX線放射度の高い団は、明るくない準星族の数が多く、準星族集団の赤色星族の割合も低い団よりも顕著に高いことがわかった。
• 光学的およびX線的性質を含むクロス識別銀河団サンプルは、今後の天体物理学的および宇宙論的研究のための公開用に付録Bに提供されている。