[論文レビュー] The XMM-LSS Survey. First high redshift galaxy clusters: relaxed and collapsing systems

I. Valtchanov, M. Pierre+12 more|arXiv (Cornell University)|May 12, 2003

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 7被引用数 31

ひとこと要約

本論文は、XMM-LSS調査から赤方偏移 z > 0.6 の5つの新しい銀河団をX線検出と多波長フォローアップによって特定・確認した。3つの団は速度分散とX線輝度が低赤方偏移におけるスケーリング関係と整合的であるが、XLSSC 005はz ≈ 1に位置する二重団複合体である可能性が高く、XMM-NewtonとVLT分光法を用いた本調査が中程度質量の団を高赤方偏移宇宙で効果的に検出できる力を示している。

ABSTRACT

We present five newly found galaxy clusters at z>0.6 from the XMM Large-Scale Structure Survey (XMM-LSS). All five objects are extended X-ray sources in the XMM images. For three of them we have sufficient spectroscopically confirmed member galaxies that an estimate of the velocity dispersion is possible: XLSSC 001 at z=0.613 and σ_V=867^{+80}_{-60} km/s, XLSSC 002 at z=0.772 and σ_V=524^{+267}_{-116} km/s and XLSSC 003 at z=0.839 and σ_V=780^{+137}_{-75} km/s. These three clusters have X-ray bolometric luminosities L_X \sim 1-3 imes 10^{44} erg/s and temperatures 2-4 keV, and consequently are less massive than previously known clusters at similar redshifts, but nevertheless they follow the low redshift scaling relations between L_X, T and σ_V, within the limits of the measurement errors. One of the clusters, XLSSC 004, is detected independently as an overdensity of galaxies of a colour R-z'=1.4 that matches the redshift of the central galaxy z=0.87, although it cannot unambiguously be confirmed by the spectroscopic observations alone. The highest redshift candidate cluster pertaining to this paper, XLSSC 005, is most likely a double cluster complex at a redshift around unity, associated with an extended X-ray source with probable substructure.

研究の動機と目的

• XMM-LSS調査においてX線および光学データを用いて高赤方偏移銀河団を検出し特徴づけること。
• X線光子統計と空間分解能が極めて重要な中で、z > 0.5 の中程度質量の団を特定することで、従来の調査の限界を克服すること。
• XMM-NewtonとVLTが遠方銀河団の効率的分光的確認に実用的であるかを評価すること。
• 特に質量関数ピーク付近の質量未満の系に注目して、0.5 < z < 1 の赤方偏移範囲に銀河団データベースを拡張すること。
• 中間赤方偏移における銀河団スケーリング関係の進化および団内物質の物理を調査すること。

提案手法

• 良好な空間分解能およびスペクトル分解能を持つXMM-Newton観測を用いて、拡張源としてのX線源検出。
• CFHTおよびCTIOの画像観測を用いた多波長フォローアップにより、R-z’およびKバンド色における光学的過密度を検出。
• ESO VLTを用いた分光的赤方偏移測定により、団成員の確認と速度分散の推定。
• XMM-NewtonデータからのX線スペクトルフィッティングにより、全波長輝度（L_X）および温度（T_X）の導出。
• 画像赤方偏移推定および色-等級関係解析を用いて、銀河団候補の同定と構造の不規則性の評価。
• X線等高線図と光学オーバーレイを用いて、形態的不規則性およびフィラメント的接続の可能性の評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 XMM-NewtonとVLT分光法は、大規模調査において赤方偏移 z > 0.6 の銀河団を効率的に検出し確認できるか？
• RQ2 z > 0.6 で新たに同定された団が、測定誤差の範囲内で低赤方偏移における L_X–T_X および L_X–σ_V スケーリング関係に従うか？
• RQ3 最も遠方の候補である XLSSC 005 の性質は何か？そのX線形状と光学的過密度は、二重団またはフィラメント構造を支持するか？
• RQ4 これらの団のX線特性（L_X, T_X）および動的質量は、同様の赤方偏移にある既知の団と比べてどのように異なるか？
• RQ5 分光的確認が限られる状況下で、R-z’色空間における画像的過密度は、銀河団候補の同定にどの程度有効に使えるか？

主な発見

• z > 0.6 で5つの新しいX線選択銀河団が発見され、そのうち3つ（XLSSC 001, 002, 003）は分光的確認による速度分散が得られている：σ_V = 867⁺⁸⁰₋₆₀ km s⁻¹ (z=0.613), 524⁺²⁶⁷₋₁₁⁶ km s⁻¹ (z=0.772), 780⁺¹³⁷₋₇⁵ km s⁻¹ (z=0.839)。
• 確認された3つの団は、X線全波長輝度 L_X ≈ 1–3 × 10⁴⁴ erg s⁻¹ および温度 T_X ≈ 2–4 keV を示しており、中程度質量の系であることが示唆される。
• 以前に知られていた同赤方偏移域の団と比較して質量が低いものの、測定誤差の範囲内で低赤方偏移における L_X–T_X および L_X–σ_V スケーリング関係に従っている。
• XLSSC 004 は R–z’ = 1.4 色における画像的過密度として検出され、中心銀河の赤方偏移が z ≈ 0.9 であるが、分光的確認は曖昧である。
• XLSSC 005 は z ≈ 1 の高赤方偏移候補であり、部分的な構造を示す拡張X線放出に加え、R–z’およびKバンド色における銀河過密度を示しており、二重団複合体またはフィラメント構造の可能性を示唆している。
• XMM-LSS調査は、ROSATの感度およびPSFの制限により従来はアクセスできなかった 0.5 < z < 1 範囲の、中程度質量の団を顕著に同定できており、質量関数における空白を埋めている。