[論文レビュー] The large scale structure of the soft X-ray background. I: Clusters of galaxies

A. Sołtan, G. Hasinger+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 1995

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、ROSAT全天サーベイデータを用いて、軟X線背景の大規模構造を調査し、6度までのスケールでアベル銀河連星とX線放射の間に顕著な角度相関が存在することを明らかにした。研究では、銀河連星が拡張した低表面輝度のX線ハローと関連していることが示され、1度以上のスケールでX線背景の揺らぎの約30％を占めると結論づけた。平均の拡散源の全波長放射度は約2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹、特徴的な半径は10 h⁻¹ Mpcであった。

ABSTRACT

Large-scale fluctuations of the X-ray background are investigated using the ROSAT All-Sky Survey. The autocorrelation function of the extragalactic background at 1 keV is determined at separations 0.1 - 40 deg. We detect a significant signal for separations < 6 deg, which is larger than previous upper limits. We analyse the cross-correlation between the angular positions of Abell clusters of galaxies and the intensity of the X-ray background. The cross-correlation extends to several degrees for clusters of distance class .leq. 4. We conclude that Abell clusters are associated with extended, low surface brightness X-ray haloes. The mean luminosity of the diffuse sources in the 0.5-2.0 keV band is equal to approx 2.5 * 10^{43} h^{-2} erg s^{-1} and their characteristic radius a = 10 h^{-1} Mpc (H_0 = 100 h km s^{-1} Mpc^{-1}). It is shown that the higher density of normal galaxies and AGNs around clusters cannot be responsible for the increased X-ray emission. This is because it would produce a signal in the autocorrelation function measurable by the Ginga LAC experiment. Apparent extended emission could be produced either by a number of discrete sources associated with groups of galaxies concentrated around rich clusters or by a hot diffuse gas. It is shown that sources associated with Abell clusters account for approx. 30 % of the X-ray background fluctuations on scales above 1 deg.

研究の動機と目的

• 大スケールの角度相関を、銀河連星と軟X線背景との間に調査すること。
• 観測されたX線放射が、連星に付随する高温の拡散ガスによるものか、離散的源によるものかを特定すること。
• 連星に付随する源が、軟X線背景全体の揺らぎに果たす寄与を定量化すること。
• 連星周辺の通常の銀河やAGNの密度が高まっているという代替説を除外すること。

提案手法

• 0.1〜40度の距離範囲で、1 keVにおける銀河間X線背景の自己相関関数を測定するため、ROSAT全天サーベイの分析。
• アベル銀河連星の位置とX線背景強度の間のクロス相関を用いて、角度的クラスタリング信号を検出。
• 特に距離クラス ≤ 4 の銀河連星に対して、相関の有意性を統計的手法で評価。
• 通常の銀河やAGNからの予測される自己相関信号を、Ginga LAC実験の限界と比較し、これらが信号の原因である可能性を除外。
• 特徴的な半径10 h⁻¹ Mpc、放射度 ~2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹ の拡散X線放射のモデル化。
• 1度以上のスケールで、連星に付随する源が軟X線背景揺らぎに寄与する割合の推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アベル銀河連星と軟X線背景との間の角度相関スケールは何か？
• RQ2 観測されたX線放射は、連星環境内の通常の銀河とAGNの総放射によって説明可能か？
• RQ3 軟X線背景の大きなスケールの揺らぎのうち、どの程度が連星に付随する源に起因するか？
• RQ4 観測されたX線放射は、高温プラズマの拡張ハローとしての一致性があるか、それとも離散的源によるものか？
• RQ5 連星に付随するX線源の放射度と空間的広がりは、既知の源集団の予想と比較してどう異なるか？

主な発見

• 6度未満の距離で、アベル銀河連星と軟X線背景との間に顕著な角度相関信号が検出された。
• 距離クラス ≤ 4 の銀河連星に対して、連星位置とX線強度のクロス相関は数度のスケールまで延びた。
• 0.5–2.0 keVバンドにおける連星に付随する拡散X線源の平均放射度は約2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹であった。
• X線放射の特徴的な半径は10 h⁻¹ Mpcと推定され、銀河連星周囲の拡張ハローと整合的であった。
• アベル銀河連星に付随する源は、1度以上のスケールでX線背景揺らぎの約30％を占めていた。
• 連星周辺の通常の銀河やAGNの密度が高まっているという説明は成り立たず、Ginga LAC実験でその信号が検出されていなかったため、これは除外された。