[論文レビュー] Dynamical Theory of Groups and Clusters of Galaxies

G. A. Mamon|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 1993

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、銀河団および銀河群の動的理論を提示し、観測された小規模構造が、流入中の団群ではなく合体した団コアの残骸であると主張する。普遍的な質量対光度比 440h を確立し、Ω > 0.3 を示唆する。また、ヒクソンの密な団群は、準平衡状態、ほぼ崩壊寸前の状態、および視線方向の一致状態の混合として説明され、投影効果が二重銀河サンプルを著しく汚染していると述べる。

ABSTRACT

The different dynamical processes (relaxation, dynamical friction, tides and mergers) operating in groups and clusters are reviewed. The small-scale substructure observed in clusters is argued to be the remnants of the cores of rich clusters that merged together, rather than large groups falling into the cluster. The {\sl ROSAT\/} X-ray observations of two groups of galaxies are discussed, and, contrary to a previous claim, the baryon fraction is high, relative to the constraints from baryonic nucleosynthesis. A general theory of the fundamental surface of groups is presented, allowing one to determine with reasonable confidence the precise cosmo-dynamical state of a given group of galaxies. The data from groups is then consistent with a universal true $M/L$ of $440\,h$, roughly 4 times larger than previous estimates, the discrepancy occurring because most groups are still relatively near cosmological turnaround. This high $M/L$ and the young cosmo-dynamical state of groups suggests a density parameter $Ω> 0.3$. Hickson's compact groups are explained as a mixture of virialized groups, loose groups near full collapse, and chance alignments from collapsing loose groups. Finally, the level of projection effects contaminating samples of binary galaxies within groups is shown to be important.

研究の動機と目的

• 銀河団および銀河群の形成と進化を理解するための包括的な動的フレームワークの構築を目的とする。
• グループの近い宇宙論的ターンアラウンド状態を考慮することで、質量対光度比の推定値に生じる矛盾を解消することを目的とする。
• クラスタ内の小規模構造の起源を、流入中のグループではなく合体したクラスターコアの残骸として説明することを目的とする。
• 銀河団のX線観測結果とバリオン核合成からの宇宙論的制約を調和させることを目的とする。
• 特に密な団群系において、グループ内での二重銀河サンプルにおける投影効果の影響を定量化することを目的とする。

提案手法

• グループおよびクラスタ環境における緩和、動的摩擦、潮汐相互作用、合体といった主要な動的過程を分析する。
• グループの基本的表面の一般理論を適用し、観測された系の宇宙論的・動的状態を推定する。
• 2つの銀河グループにおける ROSAT X線データを用いてバリオン分率を推定し、核合成制約と比較する。
• ヒクソンの密な団群を、準平衡状態のグループ、ほぼ崩壊寸前の緩いグループ、および偶然の視線方向の一致状態の混合としてモデル化する。
• 視線方向の投影がグループ環境における二重銀河の観測的性質に与える影響を評価する。
• 大多数のグループがまだ緩和されていないという事実を補正することで、普遍的な質量対光度比 (M/L) を 440h として導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河クラスタに観測される小スケールの構造は、合体の残骸か、流入中のグループによるものか？
• RQ2 なぜグループの観測された質量対光度比が以前の推定値と異なるのか、その乖離はどのように解消できるか？
• RQ3 グループの力学的性質とX線データに基づいて、真の宇宙論的密度パラメータ Ω の値は何か？
• RQ4 投影効果は、グループ環境における二重銀河の同定および性質にどのように影響を与えるか？
• RQ5 ヒクソンの密な団群は、動的状態の組み合わせと視線方向の一致によって説明可能か？

主な発見

• クラスタに観測される小規模構造は、流入中の大規模グループではなく、合体したクラスターコアの残骸として最も適切に説明できる。
• ROSATで観測された2つのグループにおけるバリオン分率は、以前の主張よりも高く、バリオン核合成からの制約と整合的である。
• 普遍的な質量対光度比 440h が導出され、多くのグループがまだ宇宙論的ターンアラウンドに近い状態にあるという事実から、従来の推定値よりも顕著に高い値である。
• 高い M/L 比と若々しい動的状態から、宇宙論的密度パラメータ Ω > 0.3 が示唆される。
• ヒクソンの密な団群は、準平衡状態のグループ、ほぼ完全崩壊寸前の緩いグループ、および偶然の視線方向の一致状態の混合として解釈される。
• 投影効果が、特に密な団群環境において、グループ内での二重銀河サンプルの主要な汚染要因であることが示された。