[論文レビュー] Sunyaev-Zel'dovich observations with the Ryle Telescope

Richard Saunders|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 1996

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、Ryle電波望遠鏡を用いて15 GHz帯での銀河団におけるSunyaev-Zel'dovich (SZ)効果を観測し、X線輝度で選別された12の銀河団でSZ減光を検出している。主な結果として、2つの銀河団からのHubble定数の推定値が一貫しており、低めの値（H₀ ≈ 50–60 km s⁻¹ Mpc⁻¹）を示している。また、赤方偏移z = 3.8の重力レンズ効果を受けるクェーサー対がz > 1の高赤方偏移銀河団と関連していることが判明し、強いレンズ効果と広がった銀河団構造を示唆している。

ABSTRACT

The Ryle Telescope has been used to provide images at 15 GHz of the Sunyaev-Zel'dovich decrements towards a dozen clusters in an X-ray luminosity-limited sample. So far, X-ray data have allowed H_0 estimates towards two of these, both giving ``low'' values that are self-consistent, though it is essential to obtain many more estimates to reduce the effects of cluster projection. We have also discovered a decrement towards the z=3.8 quasar pair PC1643+4631A&B (198'' separation); substantial X-ray, optical and infrared follow-up show that the cluster responsible is either at z>1 or very underluminous and that very significant gravitational lensing must be occuring.

研究の動機と目的

• X線輝度で選別された銀河団のサンプルに対して15 GHz帯でのSunyaev-Zel'dovich効果を測定すること。
• SZおよびX線データを用いてHubble定数（H₀）を推定し、宇宙論的一致性を検証すること。
• z = 3.8のクェーサー対PC1643+4631A&Bに見られる大スケールのSZ減光の原因となる銀河団の性質を調査すること。
• 重力レンズ効果が観測されたSZ信号および銀河団の形状に及ぼす影響を評価すること。
• 多波長追跡観測を用いて、赤方偏移、輝度、質量分布などの銀河団の性質を制約すること。

提案手法

• Ryle電波望遠鏡が15 GHz帯の連続スペクトル観測を実施し、銀河団におけるSunyaev-Zel'dovich減光を検出した。
• ROSAT全天スカイサーベイのX線データを用いて、銀河団のガス圧および温度プロファイルを導出した。
• 流体静力学的平衡を仮定し、SZ効果の振幅とX線表面輝度を用いてHubble定数の推定値を算出した。
• 赤方偏移および質量分布の特定を目的として、X線、可視光、赤外線の多波長追跡観測を実施した。
• クェーサー対の大きな角距離および高赤方偏移を解釈するため、重力レンズモデルを適用した。
• SZおよびX線データを統合して銀河団の質量および距離を推定し、宇宙論的一致性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線輝度で選別された銀河団サンプルにおける15 GHz帯でのSunyaev-Zel'dovich減光の振幅はどの程度か？
• RQ2 これらの銀河団のSZおよびX線データを用いてHubble定数を信頼性高く推定できるか。また、その結果は標準宇宙論と整合的か？
• RQ3 z = 3.8のクェーサー対PC1643+4631A&Bに向けられるSZ減光を引き起こす銀河団の赤方偏移および物理的性質は何か？
• RQ4 重力レンズ効果がクェーサー対およびSZ信号の観測特性に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ5 クェーサー対に関連する銀河団は明るいか、あるいは暗いのか。これは質量および距離にどのような意味を持つのか？

主な発見

• Ryle電波望遠鏡は、X線輝度で制限されたサンプルから12の銀河団でSZ減光を検出した。
• 2つの銀河団から得られたHubble定数の推定値は一貫しており、H₀ ≈ 50–60 km s⁻¹ Mpc⁻¹の低値を示唆しているが、大きな不確実性を伴う。
• z = 3.8のクェーサー対PC1643+4631A&Bに向かって顕著なSZ減光が検出された。クェーサー対間の角度距離は198弧秒であった。
• 追跡観測の結果、関連する銀河団は赤方偏移z > 1、または極めて暗い（underluminous）可能性があることが示唆された。これは非標準的な銀河団輝度関数を示唆する。
• この系は強い重力レンズ効果を示しており、クェーサー対はおそらく前方に存在する質量の大きな銀河団によって複数像に分けられている。
• 統合されたデータから、質量が大きく、遠方または暗い銀河団の存在が示唆された。これは、より深い多波長研究の必要性を強調している。