[論文レビュー] The Sunyaev-Zel'dovich Effect Spectrum of Abell 2163

Samuel J. LaRoque, J. E. Carlstrom+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 8, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、BIMAおよびOVROの1 cm干渉計測定データと、SuZIE実験によるミリ波・サブミリ波帯域測定データを統合し、銀河団アベル2163における太陽系外効果（SZE）スペクトルの、これまでで最も包括的なものとして提供する。スペクトルフィットにより、コンプトンyパラメータは $ y_0 = 3.56^{+0.41}_{-0.41}{}^{+0.27}_{-0.19} \times 10^{-4} $、特異速度は $ v_p = 410^{+1030}_{-850}{}^{+460}_{-440} \, \text{km s}^{-1} $ が得られ、ダストの影響は、ダストとクラスタ信号の空間スケールの違いにより、従来の見積もりよりも低かったことが判明した。

ABSTRACT

We present an interferometric measurement of the Sunyaev-Zel'dovich effect (SZE) at 1 cm for the galaxy cluster Abell 2163. We combine this data point with previous measurements at 1.1, 1.4, and 2.1 mm from the SuZIE experiment to construct the most complete SZE spectrum to date. The intensity in four wavelength bands is fit to determine the central Compton y-parameter (y_c) and the peculiar velocity (v_p) for this cluster. Our results are y_c=3.56(+0.41/-0.41)(+0.27/-0.19) x 10^-4 and v_p=410(+1030/-850)(+460/-440) km/s where we list statistical and systematic uncertainties, respectively, at 68% confidence. These results include corrections for contamination by Galactic dust emission. We find less contamination by dust emission than previously reported. The dust emission is distributed over much larger angular scales than the cluster signal and contributes little to the measured signal when the details of the SZE observing strategy are taken into account.

研究の動機と目的

• 複数の波長帯域にわたるデータを統合することで、アベル2163のSZEスペクトルを最も包括的に構築すること。
• 多バンドSZEスペクトルフィットを用いて、クラスタのコンプトンyパラメータと径方向特異速度を測定すること。
• 特にSuZIEバンドにおけるサブミリ波帯域SZE測定における銀河系ダストの汚染を評価・補正すること。
• 2つの異なる実験的手法による干渉計測定とボロメトリック測定の整合性を検証すること。

提案手法

• HEMT受信機を用いたBIMAおよびOVROのミリ波バンド干渉計測定を行い、火星および点源1549+026を用いて校正した。
• 既存の1.1、1.4、2.1 mm帯域のSuZIE実験測定データと1 cmデータを統合し、多波長SZEスペクトルを構築した。
• クラスタ内媒体の等温球対称βモデルを仮定し、理論的熱的および運動的SZEモデルに従って、4バンドにおける観測SZE強度をフィットした。
• ISOおよびIRASデータを用いて、ダスト放射とクラスタ信号の空間スケールの不一致を考慮し、銀河系ダストの汚染を補正した。
• 校正、ビーム効果、クラスタ温度仮定に起因する系統的不確実性を四乗平均で合成した。
• 画像化およびデータ低減にはDIFMAPおよびMIRIAD/MMAソフトウェアを用い、主 beam補正を施したu-v平面モデリングを実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アベル2163のSZEスペクトルは、CMBのレイリー＝ジーンズ領域およびウィーン領域でどのように変化するか？
• RQ2 多バンドSZEデータに基づき、アベル2163の最良フィット値としてのコンプトンyパラメータおよび径方向特異速度は何か？
• RQ3 サブミリ波帯域SZE測定における銀河系ダスト放射は、アベル2163に向けてどの程度の汚染要因となるか？
• RQ4 干渉計測定とボロメトリック測定を同時にスペクトルフィットに統合した場合、両者の整合性はどの程度高いか？

主な発見

• BIMAおよびOVROによる1 cm SZE測定は、CMBスペクトルのレイリー＝ジーンズ領域における重要なデータポイントを提供し、スペクトルカバレッジを向上させた。
• 最良フィットコンプトンyパラメータは $ y_0 = 3.56^{+0.41}_{-0.41}{}^{+0.27}_{-0.19} \times 10^{-4} $ であり、95%信頼区間における統計的および系統的不確実性を含む。
• 径方向特異速度は $ v_p = 410^{+1030}_{-850}{}^{+460}_{-440} \, \text{km s}^{-1} $ と測定され、観測者から遠ざかる運動を示唆するが、不確実性が非常に大きい。
• SuZIEバンドにおけるダスト汚染は、ダスト放射の空間スケールがクラスタ信号よりも広がっていることから、従来の見積もりよりも低かった。
• 干渉計測定（OVRO/BIMA）とボロメトリック測定（SuZIE）の整合性は、SZE観測が宇宙構造の探査に信頼できる手段であることを裏付けている。
• スペクトルフィットの結果、1 cmデータは $ y_0 $ の制約を改善するが、特異速度はSZE信号の符号が変化する218 GHzのノード付近で最もよく制約される。