[論文レビュー] Dynamical Search for Substructures in Galaxy Clusters, A Hierarchical Clustering Method

A. Serna, D. Gerbal|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 1995

Molecular spectroscopy and chirality被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、位相空間データからの相対的束縛エネルギーを用いて銀河団内の準拠構造を同定する動的階層的クラスタリング手法（h手法）を導入する。N体シミュレーションおよび2つのアベル銀河団（ABCG151およびABCG2670）に適用した結果、安定した準拠構造が特定された。ABCG151は3つの準拠クラスタに分裂し、ABCG2670は準拠クラスタリングを示さないが、密度の高い動的コアが特定された。これは、全次元および投影位相空間データの両方で高い頑健性を示している。

ABSTRACT

We propose a new hierarchical method which uses dynamical arguments to find and describe substructures in galaxy clusters. This method (hereafter h--method or h--analysis) uses a hierarchical clustering analysis to determine the relationship between galaxies according to their relative binding energies. We have tested from N-body simulations, the two following features of the proposed method: 1) It extracts subgroups which are much more stable during the cluster evolution than those given by other techniques. 2) There exists a reasonable similarity between the structures found when only the coordinates ($x, y, v_z$) provided by "observations" are considered, and those found by using the six phase--space coordinates We have applied this method to two Abell clusters: ABCG151 and ABCG2670. Our results imply that ABCG151 is separated into two clusters, one of them is again divided into two subclusters. ABCG2670 has no subclustering. Our method allows however to extract the most bound galaxies in its dynamical core.

研究の動機と目的

• 空間分布のみに依存するのではなく、動的情報を用いて銀河団内の準拠構造を検出するための頑健な手法を開発すること。
• 進化する銀河団における準拠構造検出の不安定性を解消するために、束縛エネルギーをクラスタリング基準として組み込むこと。
• 三次元位相空間データ（x, y, z, vx, vy, vz）ではなく、投影された三次元座標（x, y, vz）のみを用いた場合に、全次元データで得られる準拠構造と一致するかを検証すること。
• 本手法を実際のアベル銀河団に適用し、動的準拠構造およびコア領域を同定する能力を評価すること。

提案手法

• h手法は、銀河ペア間の相対的束縛エネルギーに基づいて階層的クラスタリングを実行し、高い束縛エネルギーを有するペアをより強い動的結合とみなす。
• 重力的束縛エネルギーに基づくリンク性基準を用いて銀河のグループを定義し、より強く束縛されたシステムを優先する。
• 本手法の性能を時間経過に伴う準拠構造の安定性を評価するために、N体シミュレーションを用いてテストする。
• 全6次元位相空間データ（x, y, z, vx, vy, vz）と投影された3次元データ（x, y, vz）の両方を用いた結果を比較し、観測可能性を評価する。
• 階層的ツリー構造に基づいて準拠構造を同定し、束縛エネルギーの閾値でクラスタを分割する。
• 本手法は、外見上は滑らかな銀河団であっても、最も束縛エネルギーの高い銀河の集合を動的コアとして特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 束縛エネルギーに基づく階層的クラスタリング手法は、空間分布のみに依存する手法よりも、銀河団内の準拠構造をより信頼性高く検出できるか？
• RQ2 進化するN体シミュレーションにおいて、検出された準拠構造は時間経過に伴いどの程度安定しているか？
• RQ3 投影位相空間座標（x, y, vz）のみを用いて同定された準拠構造は、全位相空間データで得られたものとどの程度一致するか？
• RQ4 明確な準拠クラスタリングがない銀河団において、本手法は動的コアを適切に同定できるか？
• RQ5 本手法は、ABCG151やABCG2670といった実際のアベル銀河団に適用した場合、どの程度の性能を示すか？

主な発見

• h手法は、ABCG151において3つの明確な準拠クラスタを同定し、そのうちの1つがさらに2つのクラスタに分裂しており、複雑な動的状態を示している。
• ABCG2670には顕著な準拠クラスタリングは認められないが、最も束縛エネルギーの高い銀河の集合が密度の高いコアとして分離された。
• N体シミュレーションにおいて、h手法で同定された準拠構造は時間経過に伴って安定しており、他の手法に比べて優れた安定性を示した。
• 全位相空間データで得られた準拠構造と、投影座標（x, y, vz）での結果との間に合理的な一致が認められ、観測応用の可能性を裏付けた。
• 明確な準拠クラスタリングがない銀河団においても、本手法は動的コアを効果的に同定でき、動的束縛に高い感度を示すことが明らかになった。