[論文レビュー] On the Xray Luminosity - velocity dispersion relation of groups of galaxies

M. Plionis, H. Tovmassian|ArXiv.org|Nov 3, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 27被引用数 4

ひとこと要約

本研究はMulchaeyらのX線アトラスを用いて、銀河群におけるX線輝度–速度分散（$L_X$–$σ_v$）関係を再評価し、直接回帰による顕著な浅い勾配（$α ≈ 1.7$）が、輝度の下限による統計的バイアスに起因することを示した。逆回帰とモンテカルロシミュレーションによる補正の後、真の関係は$L_X \propto \sigma_v^{4.1}$であることが判明し、クラスタと整合的である。群における散らばりの大きさは、特に楕円体に近い形状の系において、視線方向の投影により速度分散が低く見積もられるための方向依存性に起因する。

ABSTRACT

We analyse the Lx-sigma relation for the new Mulchaey et al. group Atlas. We find that once we take into account the possible statistical bias introduced by the cutoff in luminosity, we recover a relation which is consistent with that of clusters, ie., Lx ~ sigma^4. The larger scatter of this relation for groups of galaxies could be attributed to an orientation effect, due to which the radial velocity dispersion of groups oriented close to orthogonal to the line of sight, would be underestimated. This effect could also contribute in the direction of flattening the slope of the group Lx-sigma relation.

研究の動機と目的

• 先行研究が示唆するように、群がクラスタと比較してX線放射が強化されているかどうかをテストすること。
• クラスタと比較して群における$L_X$–$\sigma_v$関係の散らばりが大きい理由を調査すること。
• 観測バイアス（特に輝度の下限と方向依存性）が、群サンプルにおける真の$L_X$–$\sigma_v$関係をどのように歪めているかを評価すること。
• 群におけるクラスタの$L_X \propto \sigma_v^4$関係からの顕著なずれが物理的要因によるものか、統計的要因によるものかを特定すること。

提案手法

• Mulchaey らのアトラスに掲載された43個のX線検出群（$N < 20$メンバー）を用い、外れ値（大きな投影長さや少数メンバー）を除いて直接最小二乗回帰を実施した。
• Malmquistバイアスに類似した、$L_X$検出閾値が引き起こす統計的バイアスを特定するため、モンテカルロシミュレーションを実施した。
• 測定バイアスを補正するため、$\sigma_v$を$L_X$から予測する逆回帰を用い、真の$L_X$–$\sigma_v$関係をより正確に推定した。
• 群の扁平度（$b/a$）を分析し、特に低$\sigma_v$かつ高軸比を示す系における方向依存性の役割を評価した。
• 平坦な群における観測された$a$–$\sigma_v$負の相関の有意性を推定するためにブートストラップリサンプリングを実施した。
• 低メンバー数（$N \leq 5$）群と高メンバー数群における$L_X$–$\sigma_v$関係を比較し、動的状態の違いを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 群における観測された浅い$L_X$–$\sigma_v$勾配は、クラスタ関係からの物理的ずれであるのか、統計的誤差に起因するのか？
• RQ2 どの程度$\sigma_v$の検出閾値が、群サンプルにおける$L_X$–$\sigma_v$関係の回帰分析を歪めているか？
• RQ3 群における$L_X$–$\sigma_v$関係の散らばりが、扁平でプロライトに近い系における方向依存性によって説明可能か？
• RQ4 観測された群の主軸長さ（$a$）と速度分散（$\sigma_v$）の負の相関が、方向依存性仮説を支持するか？
• RQ5 群における$L_X$–$\sigma_v$関係は、均衡状態で等温な系が予測する$\propto \sigma_v^4$スケーリングと整合的か？

主な発見

• \log L_X と \log \sigma_v の直接回帰では、浅い勾配 $\alpha = 1.72 \pm 0.31$ が得られ、群におけるX線放射の増強を示唆した。
• モンテカルロシミュレーションと逆回帰による輝度下限バイアス補正の後、真の勾配は $\alpha = 4.1 \pm 0.5$ に修正され、クラスタで観測される$L_X \propto \sigma_v^4$関係と整合的であることが判明した。
• 群における$L_X$–$\sigma_v$関係の散らばりは、方向依存性に起因する部分がある。特に、低$\sigma_v$の群は視線方向に近い面からの観測が顕著であり、速度分散が低く見積もられる。
• 扁平な群（$b/a < 0.35$）において、顕著な負の相関（$P = 0.07$）が、見かけの主軸長さ（$a$）と$\sigma_v$の間に確認され、方向依存性仮説を支持した。
• 方向依存性効果は、低メンバー数群（$N \leq 5$）で最も顕著であり、低$\sigma_v$系は顕著に扁平（$b/a = 0.14^{+0.05}_{-0.06}$）であり、$a$–$\sigma_v$負の相関は強く（$P_{\text{random}} = 0.006$）安定していた。
• 結果として、真の$L_X$–$\sigma_v$関係を回復するには、統計的バイアスと方向依存性効果の両方を補正する必要があることが示され、後者は観測された散らばりと群データの顕著な平坦化の一部を説明している。