[論文レビュー] The 2XMMi/SDSS Galaxy Cluster Survey I. The first cluster sample and X-ray luminosity-temperature relation

A. Takey, A. Schwope+1 more|Sep 8, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 43被引用数 26

ひとこと要約

本論文は、2XMMi/SDSS銀河団調査から得られたXMM-Newtonの偶然発見源とSDSSの光学的銀河団カタログを照合することで選別された、初の175個のX線銀河団のサンプルを提示する。自動化されたX線データ還元とスペクトルフィッティングを用いて、X線温度、全放射光度、および物理的パラメータ（L500、M500、R500）を導出し、これまでの高光度サンプルと一致する勾配を持つ低光度・低温度領域へのX線L-T関係の拡張に成功した。

ABSTRACT

We present a catalogue of X-ray selected galaxy clusters and groups as a first release of the 2XMMi/SDSS Galaxy Cluster Survey. The survey is a search for galaxy clusters detected serendipitously in observations with XMM-Newton in the footprint of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). The main aims of the survey are to identify new X-ray galaxy clusters, investigate their X-ray scaling relations, identify distant cluster candidates and study the correlation of the X-ray and optical properties. In this paper we describe the basic strategy to identify and characterize the X-ray cluster candidates that currently comprise 1180 objects selected from the second XMM-Newton serendipitous source catalogue (2XMMi-DR3). Cross-correlation of the initial catalogue with recently published optically selected SDSS galaxy cluster catalogues yields photometric redshifts for 275 objects. Of these, 182 clusters have at least one member with a spectroscopic redshift from existing public data (SDSS-DR8). Here we present the X-ray properties of the first cluster sample which comprises 175 clusters, among which 139 objects are new X-ray discoveries while the others were previously known as X-ray sources. The first cluster sample from the survey covers a wide range of redshifts from 0.09 to 0.61, bolometric luminosities L_500 = 1.9 x 10^42 - 1.2 x 10^45 erg/s, and masses M_500 = 2.3 x 10^13 - 4.9 x 10^14 Msun. We extend the relation between the X-ray bolometric luminosity L_500 and the X-ray temperature towards significantly lower T and L and still find that the slope of the linear L-T relation is consistent with values published for high luminosities.

研究の動機と目的

• XMM-Newtonの偶然発見源とSDSSの光学的銀河団カタログを照合することで、新たなX線選択銀河団を同定すること。
• XMM-Newtonデータの自動スペクトルフィッティングを用いて、確認された団のX線特性（温度、全放射光度、放射フラックス）を特徴づけること。
• X線全放射光度-温度関係（L-T関係）を低光度・低温度領域にまで拡張し、新たな低L/T領域における勾配の妥当性を検証すること。
• 遠方銀河団候補をSDSSの限界を超えて同定することで、今後のeROSITA銀河団調査の準備を進め、X線スケーリング関係を改善すること。
• 275個の光学的マッチング銀河団について、X線および光学的特性（光度赤方偏移およびスペクトル赤方偏移）を相関させること。

提案手法

• 2XMMi-DR3カタログに掲載された1180個のX線銀河団候補を、4つの公表済みのSDSSベースの光学的銀河団カタログと、1アングストローム以内の半径で照合した。
• XMM-Newton X線観測データの自動再処理を実施し、最適な源抽出半径を決定し、源および背景スペクトルを生成した。
• 確認された団に対してスペクトルフィッティングを実施し、X線温度、フラックス（0.5–2 keV）、全放射光度を導出し、誤差を50％未満の相対誤差に制限した。
• 既知のスケーリング関係を用いた反復的手順により、500 kpc半径内での物理的パラメータ（R500、L500（全放射光度）、M500（全質量））を推定した。
• SDSS-DR8データから275個の団の光度赤方偏移と、182個の団（うち120個はBCG）のスペクトル赤方偏移を抽出した。
• 赤方偏移範囲0.09〜0.61の全範囲で、導出されたL500および温度値を用いてX線L-T関係を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大規模なX線選択銀河団サンプルを用いて、低光度・低温度領域におけるX線L-T関係の範囲と信頼性はどの程度か？
• RQ2 XMM-Newtonの偶然発見源とSDSSの光学データを照合することで、いくつの新たなX線銀河団を発見できるか？
• RQ3 X線と光学的特性の相関度合い、特にX線中心と光学的中心の赤方偏移および空間的ずれの観点から、どの程度一致するか？
• RQ4 自動化されたX線データ還元およびスペクトルフィッティングは、大規模な銀河団サンプルに対して一貫性があり、正確なX線パラメータを信頼できる精度で得られるか？
• RQ5 2XMMi-DR3のX線銀河団候補のうち、何パーセントがz = 0.6を超える遠方銀河団として確認され、既知の団と比較してその特性はどのように異なるか？

主な発見

• 初の団サンプルは175個のX線銀河団から構成され、そのうち139個がX線で新たに発見された。赤方偏移は0.09〜0.61の範囲にわたる。
• 全放射光度（L500）は1.9×10^42〜1.2×10^45 erg s⁻¹、質量（M500）は2.3×10^13〜4.9×10^14 M⊙の範囱を示した。
• X線L-T関係は低光度・低温度領域まで拡張され、REXCESSサンプルおよびこれまでの高光度研究と一致する勾配を示した。
• 275個の団で光度赤方偏移が得られ、182個の団（うち120個はBCG）でスペクトル赤方偏移が確認された。
• 確認されたサンプルの80％（140個）が新たなX線検出であり、残りの35個はROSAT、Chandra、またはXMM-Newton調査で既に同定済みであった。
• 自動化されたX線データ還元パイプラインは、175個の団すべてに対して信頼性の高いX線パラメータ（T、F、L）を、相対誤差50％未満で効果的に導出し、信頼性の高いスケーリング関係解析を可能にした。