[論文レビュー] Diffuse stellar emission in X-ray luminous galaxy clusters at z~0.3 I. Is the diffuse optical light boosted and rejuvenated in merging clusters?

D. Pierini, S. Zibetti+5 more|ArXiv.org|Apr 2, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用数 22

ひとこと要約

本研究は、赤方偏移 z ~ 0.3 の3つのX線連性の高い銀河団において、最も明るい銀河（BCG）の周囲の拡散星間光を、広視野のBおよびRバンド画像を用いて調査した。衝突中の団であるRXJ0014.3–3022では、拡散光がBCGよりも顕著に青みがかった色を示しており、これは若いまたは低金属量の星形成銀河由来の星の集団である可能性を示唆している。これは、団の衝突に伴う潮汐的剥がしによって引き剥がされた低金属量の星形成矮星銀河に起因する。一方、平衡状態にある団では、拡散光はBCGと同様に赤く、古く金属量の高い星の集団を示している。

ABSTRACT

[Abridged] We searched for diffuse stellar emission around BCGs in three of the most X-ray luminous clusters found at z~0.3 in the REFLEX cluster survey and observed with XMM-Newton. These systems (RXCJ0014.3-3022, RXCJ0232.2-4420, and RXCJ2308.3-0211) are in different dynamical states, as witnessed by their X-ray morphology and optical appearence (e.g. multiplicity of BCGs). [Abridged] Diffuse stellar emission is robustly detected down to a surface brightness of 26 R-mag/arcsec^2 (observed frame) around a total of seven BCGs, extending up to galactocentric distances of ~100 kpc. In particular, it surrounds a pair of BCGs in RXCJ0232.2-4420, while it bridges two BCGs associated with the minor subcomponent of the merging cluster RXCJ0014.3-3022. The diffuse light detected at the greatest distances from the BCGs of the rather regular clusters RXCJ0232.2-4420 and RXCJ2308.3-0211 follows the ICM distribution. Its B-R colour is consistent with the colours measured within the BCG effective radii. The diffuse light around the two pairs of BCGs in RXCJ0014.3-3022 exhibits bluer colours than the BCG central regions by up to 0.5 mag. If the contribution of the intracluster light (ICL) to the detected diffuse light around BCGs is not negligible, ICL and BCGs have similar stellar populations in relatively relaxed clusters. Merging on a cluster scale eventually adds gravitational stresses to BCGs and other galaxies in subcluster cores. This event may affect the properties of the diffuse stellar emission around BCGs. Shredding of star-forming, low-metallicity dwarf galaxies is favoured as the cause of the bluer B-R colours of the diffuse stellar component around the two pairs of BCGs in the merging cluster RXCJ0014.3-3022.

研究の動機と目的

• z ~ 0.3 のX線連性の高い銀河団における最も明るい銀河（BCG）の周囲の拡散星間光の起源と性質を調査すること。
• 団の力学的状態、特に衝突活動が、銀河間星間光（ICL）の色および分布に影響を与えるかどうかを特定すること。
• ICLとBCGが同様の星の集団を共有しているのか、あるいは特に力学的に活発な環境ではICLが異なる起源を持つのかを評価すること。
• 観測された拡散光の色の違いが、団の衝突中に金属量が低く星形成が活発な矮星銀河が潮汐的剥がしを受けることと整合しているかどうかを検証すること。
• 大スケール（最大で約100 h₇₀⁻¹ kpc）におけるICLの全光学光への寄与を定量し、異なる力学的状態の団と比較すること。

提案手法

• REFLEXサーベイに含まれる3つのX線連性の高い銀河団（RXCJ 0014.3–3022、RXCJ 0232.2–4420、RXCJ 2308.3–0211）に対して、中程度の深さの広視野BおよびRバンド画像を取得した。
• 観測フレームで26 Rmag/arcsec⁻²まで、拡散星間光の表面輝度、空間的広がり、およびB–R色を測定した。
• X線の形状と光学的外観（例えばBCGの多重性）を用いて、各団の力学的状態（平衡状態または衝突中）を分類した。
• X線で発光する銀河間媒体（ICM）と照らし合わせて、拡散光の空間的分布と一致度を評価し、重力的トレーサーとしての可能性を検討した。
• 星形成シナプシスモデル（Bruzual & Charlot 2003）を用いて観測されたB–R色をモデル化し、星の集団の年齢および金属量を推定した。
• 統計的手法を用いたスタックされた銀河団データ（Zibetti et al. 2005）の結果を用いて、大スケールにおける銀河間星間光（ICL）の全光学放射への寄与を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ~ 0.3 のX線連性の高い銀河団におけるBCGの周囲の拡散星間光は、平衡状態の団ではBCGと一貫した色を持つのか？
• RQ2 衝突中の団と平衡状態の団では、拡散星間光の色にどのような違いが見られ、これは星の集団にどのような含意を持つのか？
• RQ3 衝突中の団、特にRXCJ 0014.3–3022における拡散光は、若いまたは低金属量の星の集団と整合するのか？このような集団を生じるメカニズムは何か？
• RQ4 銀河間星間光（ICL）は、大スケール（最大で約100 h₇₀⁻¹ kpc）における拡散光にどの程度寄与しているのか？また、これは団の力学的状態にどのように依存するか？
• RQ5 衝突中の団RXCJ 0014.3–3022における拡散光の青みがかった色は、星形成が活発で金属量が低い矮星銀河の潮汐的剥がしによって説明可能か？

主な発見

• z ~ 0.3 のX線連性の高い銀河団の7つのBCGの周囲で、26 Rmag/arcsec⁻²まで拡散星間光が強く検出され、BCG中心から最大で約100 h₇₀⁻¹ kpcまで広がっている。
• 平衡状態の団（RXCJ 0232.2–4420およびRXCJ 2308.3–0211）では、拡散光はX線ICMの分布と一致しており、BCGと同様にB–R色が一致しており、古く金属量の高い星の集団であることを示している。
• 衝突中の団（RXCJ 0014.3–3022）では、2つのBCGペアの周囲の拡散光は、BCGの中心部と比較してB–R色で最大0.5 magも顕著に青みがかった。
• RXCJ 0014.3–3022における拡散光の青みがかった色は、若いまたは低金属量の星の集団に起因すると最もよく説明され、これは団の衝突に伴う星形成が活発で金属量が低い矮星銀河の潮汐的剥がしに起因する可能性が高い。
• 観測された色の違いはBCG単体では説明できず、特に力学的に活発な団ではICLに複数の起源が関与している可能性を示唆している。
• 平衡状態の団では、約100 h₇₀⁻¹ kpcにおけるICLの全光学光への寄与は約30–40％であり、これは以前の統計的調査と整合している。この割合はさらに大きな半径では減少する。