[論文レビュー] RASS-SDSS Galaxy Cluster Survey. V. The X-ray-Underluminous Abell Clusters

P. Popesso, A. Biviano+2 more|ArXiv.org|Jun 8, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用数 54

ひとこと要約

本研究では、SDSS-ROSAT調査におけるX線低輝度アベル銀河団（AXU）を調査し、137個のスペクトロスコピックに確認された団のうち40％が、速度分散から推定される質量に対してX線で弱く見えることが判明した。AXU団は、中心に集中した銀河速度分布、高い外部青銀河率、中心銀河の不足を示しており、これは質量の吸着または流入気体によるものであり、高質量であるにもかかわらずX線輝度が低い理由を説明している。

ABSTRACT

In this paper we consider a large sample of optically selected clusters, in order to elucidate the physical reasons for the existence of X-ray underluminous clusters. For this purpose we analyze the correlations of the X-ray and optical properties of a sample of 137 spectroscopically confirmed Abell clusters in the SDSS database. We search for the X-ray counterpart of each cluster in the ROSAT All Sky Survey. We find that 40% of our clusters have a marginal X-ray detection or remain undetected in X-rays. These clusters appear too X-ray faint on average for their velocity dispersion determined mass, i.e. they do not follow the scaling relation between X-ray luminosity and virial mass traced by the other clusters. On the other hand, they do follow the general scaling relation between optical luminosity and virial mass. We refer to these clusters as the X-ray-Underluminous Abell clusters (AXU clusters, for short) and designate as 'normal' the X-ray detected Abell systems. We examine the distributions and properties of the galaxy populations of the normal and the AXU clusters, separately. The AXU clusters are characterized by leptokurtic (more centrally concentrated than a Gaussian) velocity distribution of their member galaxies in the outskirts ($1.5 < r/r_{200} \leq 3.5$), as expected for the systems in accretion. In addition, the AXU clusters have a higher fraction of blue galaxies in the external region and show a marginally significant paucity of galaxies at the center. Our results seem to support the interpretation that the AXU clusters are systems in formation undergoing a phase of mass accretion. Their low X-ray luminosity should be due to the still accreting Intracluster gas or to an ongoing merging process.

研究の動機と目的

• 光学的に選別されたサンプルにおけるX線低輝度銀河団（AXU団）の物理的要因を理解すること。
• 速度分散から推定される光学的質量とX線輝度の間の不一致を検討すること。
• AXU団とX線検出済み（通常の）アベル銀河団との構造的および動力学的性質を比較すること。
• AXU団が、進行中の質量吸着または合体プロセスにある形成段階にあるかどうかを検証すること。
• X線低輝度が、宇宙論的銀河団調査および選別関数バイアスに与える影響を評価すること。

提案手法

• SDSSから得た137個のスペクトロスコピックに確認されたアベル銀河団を、ROSAT全天サーベイ（RASS）と照合し、X線対応物を特定した。
• X線輝度を測定し、銀河のラインオブスイート速度分散から導かれる準拡散質量推定値と比較した。
• 半径領域1.5 < r/r200 ≤ 3.5での銀河速度分布を分析し、動的状態および準拠構造を評価した。
• u-i 対 i 色マグニチュード図における色分け（青銀河 vs. 赤銀河系列）により、星形成および汚染を調査した。
• 全クラスターメンバーと赤銀河系列メンバーのみを用いた質量対光度比を計算し、誤差の影響を検証した。
• 銀河のラインオブスイート速度分散に基づく準拡散質量推定式を用い、X線データとは独立してクラスターマスを推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学的に選別されたアベル銀河団の40％が、速度分散から推定される質量に対してX線で低輝度であるのはなぜか？
• RQ2 AXU団は、進行中の質量吸着または合体の動的兆候を示しているか？
• RQ3 AXU団の銀河集団的性質（色、空間的分布、速度分散）は、通常のX線検出済み団とどのように異なるか？
• RQ4 AXU団の低X線輝度は、流入または加熱されていない銀河間空間のガスによるものか、あるいは投影効果や汚染によるものか？
• RQ5 光学およびX線サーベイにおける選別効果が、宇宙論的銀河団質量関数の測定にどの程度バイアスを及えるか？

主な発見

• SDSSサンプル内の137個のスペクトロスコピックに確認されたアベル銀河団のうち、40％はROSAT全天サーベイでわずかな検出または検出なしであり、X線低輝度（AXU団）に分類された。
• AXU団は、1.5–3.5 r200の範囲でリプトカーティックな速度分布を示しており、進行中の質量吸着に一致する中心への集中を示している。
• AXU団は、中心部の銀河数のわずかな不足と、外縁部における青銀河の割合の高さを示しており、これは進行中の流入と最近の星形成活動を示唆している。
• AXU団のiバンド質量対光度比は110 ± 10 M☉/L☉であり、通常のアベル銀河団（150 ± 10 M☉/L☉）よりも低い。これは、同じ質量に対して質量対光度比が高く、または光度が低いことを示している。
• 赤銀河系列メンバーのみを用いて計算した準拡散質量は、全メンバーを用いた結果と一致しており、誤差銀河の影響が低く、信頼性の高い質量推定が得られた。
• 結果は、AXU団が流入ガスまたは進行中の合体に伴う形成段階にあり、中心のガス密度および温度が低いためにX線輝度が抑制されているという解釈を支持している。