[論文レビュー] Merging Cluster Collaboration: Optical and Spectroscopic Survey of a Radio-Selected Sample of Twenty Nine Merging Galaxy Clusters

Nathan Golovich, William A. Dawson+12 more|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 2017

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、電波リリーフを用いて選別された29個の合体銀河クラスタの多波長調査を実施し、深さのあるSubaru/SuprimeCamのphotometryとKeck/DEIMOSのspectroscopyを組み合わせて、合体の力学的状態を制約した。28個のクラスタの速度分布は単一のガウシアンにうまくフィットしており、合体が視線方向に対して主に横方向にあるか、または近点付近に位置していることを示唆しており、電波リリーフがクラスタ合体の力学的モデリングにおいて強力なツールであることを強調している。

ABSTRACT

Multi-band photometric and multi-object spectroscopic surveys of merging galaxy clusters allow for the characterization of the distributions of constituent dark matter and galaxy populations, constraints on the dynamics of the merging subclusters, and an understanding of galaxy evolution of member galaxies. We present deep photometric observations from Subaru/SuprimeCam and a catalog of $\sim$5400 spectroscopic cluster members from Keck/DEIMOS across 29 merging galaxy clusters ranging in redshift from $z=0.07$ to $0.55$. The ensemble is compiled based on the presence of radio relics, which highlight cluster scale collisionless shocks in the intra-cluster medium. Together with the spectroscopic and photometric information, the velocities, timescales, and geometries of the respective merging events may be tightly constrained. In this preliminary analysis, the velocity distributions of 28 of the 29 clusters are shown to be well fit by single Gaussians. This indicates that radio relic mergers largely occur transverse to the line of sight and/or near apocenter. In this paper, we present our optical and spectroscopic surveys, preliminary results, and a discussion of the value of radio relic mergers for developing accurate dynamical models of each system.

研究の動機と目的

• 多バンドphotometryとspectroscopyを用いて、合体銀河クラスタ内のダークマター、銀河、および銀河間物質の分布を特徴づけること。
• クラスタメンバーの速度分布を分析することで、合体クラスタの力学的状態を調査すること。
• 電波リリーフが、クラスタスケールの非衝突的衝撃波における合体幾何学および時系列の指標としての有効性を評価すること。
• 29の合体系にわたる約5,400人のクラスタメンバーの包括的な分光的カタログを構築すること。
• 近点時刻、合体速度、視線方向に対する姿勢といった合体パラメータの制約を強化すること。

提案手法

• Subaru/SuprimeCamを用いた深さのある光学photometryを実施し、クラスタメンバーの多バンド（g, r, i, z）等級を取得した。
• Keck/DEIMOSを用いたマルチオブジェクト分光法により、29のクラスタにわたる約5,400個の銀河の正確な赤方偏移を取得した。
• Topcatソフトウェアを用いて1秒角の許容誤差で分光的対象をphotometricカタログの対象にマッチングした。
• 反復的かつ縮小する三次元アパーチャー法を適用して、分光的クラスタメンバーを同定した。
• バイウェイトおよびバイアス補正付き信頼区間を用いて、赤方偏移分布を一次元ガウシアンモデルにフィットした。
• 10,000回のブートストラップ実行を実施し、各クラスタの速度分布の68%信頼区間を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波リリーフ選別による合体銀河クラスタの力学的状態は、その速度分散プロファイルからどのように示されるか？
• RQ2 クラスタメンバーの観測された速度分布は、合体系の姿勢と合体段階をどの程度制約するか？
• RQ3 電波リリーフは、横方向または近点付近の合体をどの程度正確に示しているか？ これは力学的モデリングにどのように影響するか？
• RQ4 本サンプルにおける合体クラスタメンバーの速度分布を単一ガウシアンフィットがどの程度適切に記述できるか？
• RQ5 赤方偏移範囲（z = 0.07 から 0.55）にわたる多様な赤方偏移において、分光的カタログの信頼性と完全性はどの程度か？

主な発見

• 29個の合体クラスタのうち28個の速度分布が単一ガウシアンにうまくフィットしており、一貫性のある力学的状態を示している。
• 単一ガウシアンフィットは、合体が視線方向に対して主に横方向にあるか、または近点付近に位置していることを示唆している。
• 分光的カタログには、正確な赤方偏移とSubaru/SuprimeCamからの多バンドphotometryを有する5,594個の確認済み銀河および星が含まれている。
• 赤方偏移範囲はz = 0.07 から z = 0.55 にわたり、多様なクラスタ質量と合体段階をカバーしている。
• 電波リリーフをセレクション基準として用いることで、銀河間物質内に強い大規模な衝撃波を持つシステムを効果的に同定できた。
• このクラスタ群は、力学的モデルの検証および合体パラメータの制約に統計的に信頼できるサンプルを提供している。