[論文レビュー] ROSAT-SDSS Galaxy Clusters Survey. I. The Catalog and the correlation of X-ray and optical properties

P. Popesso, H. Boehringer+3 more|ArXiv.org|Mar 15, 2004

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 68

ひとこと要約

本論文は、ROSAT全天調査（RASS）のX線データとスローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）の光学データを統合したROSAT-SDSS銀河団サーベイIカタログを提示する。114個の団についてX線と光学的性質の相関を調査した結果、zバンドの0.5 Mpc h⁻¹の開口部における光度がX線光度（散乱～60％）および温度と最もよく相関しており、対数的勾配は0.38である。これは、一定の質量対光度比とは整合しないが、光度に依存するM/L比に一致する。

ABSTRACT

For a detailed comparison of the appearance of cluster of galaxies in X-rays and in the optical, we have compiled a comprehensive database of X-ray and optical properties of a sample of clusters based on the largest available X-ray and optical surveys: the ROSAT All Sky Survey (RASS) and the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). The X-ray galaxy clusters of this RASS-SDSS catalog cover a wide range of masses, from groups of 10^{12.5} solar masses to massive clusters of 10^{15} solar masses in the redshift range from 0.002 to 0.45. The RASS-SDSS sample comprises all the X-ray selected objects already observed by the Sloan Digital Sky Survey (114 clusters). For each system we have uniformly determined the X-ray and optical properties. The total optical luminosity can be determined with a typical uncertainty of 20% with a result independent of the choice of local or global background subtraction. We found that the z band cluster luminosity determined within an aperture of 0.5 Mpc h_{70}^(-1) provides the best correlation with the X-ray luminosity with a scatter of about 60-70%. The scatter decreases to less than 40% if the correlation is limited to the bright X-ray clusters. The resulting correlation of L_X and L_{op} in the z and i bands shows a logarithmic slope of 0.38, a value not consistent with the assumption of a constant M/L. Consistency is found, however, for an increasing M/L with luminosity as suggested by other observations. We also investigated the correlation between L_{op} and the X-ray temperature obtaining the same result.

研究の動機と目的

• ROSATとSDSSのX線および光学データを統合した包括的かつ一貫性のある銀河団カタログの作成。
• 広い質量および赤方偏移範囲にわたり、X線光度と光学的性質の経験的相関を調査すること。
• L_X–L_op関係における散乱を最小化する最適な光学バンドおよび開口部の特定。
• 観測された相関が一定の質量対光度（M/L）比および静水的平衡の仮定と整合するかの検証。

提案手法

• ROSAT全天調査（RASS）からX線で選別された114個の銀河団のカタログを構築し、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）の対応する光学データを統合した。
• X線特性の測定：ROSATバンドにおけるX線光度、全放射光度、団中心座標。
• 光学的特性の決定：Schechter関数パラメータ、全光度および半光度半径、コア半径、中心銀河密度、u, g, r, i, zバンドにおける光度。
• L_op–L_XおよびL_op–T_X関係における散乱を最小化するため、0.5 Mpc h⁻¹の開口部を最適なものと特定した。
• 対数線形フィットを用いた相関解析により、L_op–L_XおよびL_op–T_X関係の勾配と散乱を決定した。
• 観測された勾配のM/L比への影響を評価し、静水的平衡下での理論的期待値と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの光学バンドと開口部サイズが銀河団における光学的光度とX線光度の間で最も緊密な相関を示すか？
• RQ2 L_op–L_X関係の対数的勾配は何か？これは一定の質量対光度比を支持するか？
• RQ3 L_op–L_XおよびL_op–T_X関係における散乱は、団の豊かさおよびX線光度にどのように依存するか？
• RQ4 観測された相関は静水的平衡および光度に依存するM/L比と整合するか？
• RQ5 光学的性質のみを用いてX線光度および温度を60％未満の散乱で予測できるか？

主な発見

• 0.5 Mpc h⁻¹の開口部で測定されたzバンド光学的光度が、X線光度と最も緊密に相関しており、散乱は約60–70％である。
• L_op–L_X関係の対数的勾配は0.38 ± 0.02であり、これは一定のM/L比とは整合しないが、光度に依存するM/L ∝ L^0.3と整合する。
• 明るいX線団のサブサンプル（REFLEX-NORAS）では、L_op–L_X関係の散乱が40％未満に低下しており、大質量系において内在的散乱が小さいことを示している。
• L_op–T_X関係の対数的勾配は1.12 ± 0.08であり、これも一定のM/L比とは整合しないが、静水的平衡下での光度に依存するM/L比と整合する。
• 両関係における観測された散乱は、測定誤差（約20％）に支配されていないことが示され、X線–光学接続に物理的散乱が存在することを示している。
• 赤光学バンド（iおよびz）は、ブルーなバンドよりもX線特性とより強く相関しており、これは古くから存在する星族および全星形成質量に敏感であるためである。