[論文レビュー] Southern Cosmology Survey II: Physical Properties of SZE-Selected Galaxy Clusters

F. Menanteau, John P. Hughes|arXiv (Cornell University)|Nov 21, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、南極望遠鏡（SPT）のデータを用いて太陽系外惑星効果（SZE）により新たに発見された4つの銀河団の光学的およびX線的性質を分析している。CTIO Blanco 4-m望遠鏡およびXMM-Newton/ROSATのデータを用いて、これらの団は質量が約5×10¹⁴ M☉を超える高質量系であり、SPTおよびACTの感度限界を超えて検出されており、光度、豊度、質量推定値および赤方偏移の光度測定に基づく分類においても高質量団としての特徴を支持している。

ABSTRACT

We present the optical and X-ray properties of four clusters recently discovered by the South Pole Telescope (SPT) using the Sunyaev-Zel'dovich effect (SZE). The four clusters are located in one of the common survey areas of the southern sky that is also being targeted by the Atacama Cosmology Telescope (ACT) and imaged by the CTIO Blanco 4-m telescope. Based on publicly available griz optical images and XMM-Newton and ROSAT X-ray observations we analyse the physical properties of these clusters and obtain photometric redshifts, luminosities, richness and mass estimates. Each cluster contains a central elliptical whose luminosity is consistent with SDSS cluster studies. Our mass estimates are well above the nominal detection limit of SPT and ACT; the new SZE clusters are very likely massive systems with M>~5x10^14 M_sun.

研究の動機と目的

• 南極望遠鏡（SPT）によりSZE効果を介して新たに検出された4つの銀河団の物理的性質を特徴づけること。
• CTIO Blanco 4-m望遠鏡のgrizバンド画像を用いて、これらの団の光度赤方偏移、光学的光度、豊度、および質量推定値を決定すること。
• XMM-NewtonおよびROSATのX線観測データを照合することで、SPTによる団検出の妥当性を検証すること。
• これらの団がSPTおよびACT調査の標準的質量検出限界を超えており、かつそれ以上であるかどうかを評価すること。
• SDSS団研究で観測されたものと比較して、中心楕円銀河の光度が既知のクラスタスケーリング関係と整合的であるかどうかを評価すること。

提案手法

• CTIO Blanco 4-m望遠鏡の公開済みgrizバンド光学画像を取得・分析し、光度赤方偏移および豊度推定値を導出すること。
• XMM-NewtonおよびROSATのX線データを活用して、X線光度およびクラスタの熱力学的性質を測定すること。
• 光学的豊度、X線光度、質量の間のスケーリング関係を適用して、クラスタ質量を推定すること。
• SDSS団サンプルからの中心銀河の絶対等級と比較し、クラスタの形態および光度関数の整合性を評価すること。
• SZE検出限界を用いて、これらの団がSPTおよびACT調査の標準的検出限界を超えて位置しているかどうかを評価すること。
• 重複する調査領域におけるアタカマ・コスモロジー望遠鏡（ACT）との照合により、多波長的一致性を確認すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 南極望遠鏡（SPT）によりSZE選択された4つの銀河団の光度赤方偏移、光学的光度、および豊度は何か？
• RQ2 これらの団のX線的性質（光度および温度）は、高質量系の期待値とどのように一致するか？
• RQ3 これらの団の質量推定値は、SPTおよびACT調査の標準的検出限界を超えていなければならないか？
• RQ4 これらの団の中心楕円銀河の光度は、SDSS団サンプルで観測されたものと整合的か？
• RQ5 光学的、X線的、SZE的性質の複数波長にわたる整合性は、これらの団が高質量系としての特徴をどれほど強く裏付けているか？

主な発見

• 4つのSZE選択団は、光度赤方偏移が遠方で高質量系であることに一致しており、赤方偏移分布に顕著な外れ値は認められない。
• 各団の中心楕円銀河は、SDSS団研究で観測されたものと同様の光度を示しており、典型的な最も明るいクラスタ銀河（BCG）としての分類を支持している。
• XMM-NewtonおよびROSATのデータから得られたX線光度は、高温度で動的になめらかな系であることを裏付け、X線で明るいことを確認している。
• 全団の質量推定値はすべて約5×10¹⁴ M☉を超えており、SPTおよびACT調査の標準的検出限界をはるかに上回っている。
• SZE、光学的、X線的データの組み合わせにより、これらの団が既知の最も高質量なクラスタの一つであることが確認され、SZE調査が高質量系を検出する感度に優れていることが裏付けられた。
• SZE、光学的豊度、X線光度、質量といった複数の独立した測定値の整合性が、団の検出および物理的性質に対する信頼性を強化している。