[論文レビュー] XMM-Newton Observations of Galaxy Clusters: The Radial Temperature Profile of A2163

G. W. Pratt, M. Arnaud+1 more|ArXiv.org|May 24, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、XMM-Newtonの高分解能モザイク解析を用いて銀河団A2163の径方向温度プロファイルを導出し、特に残留軟X線背景を厳密に補正した。その結果、0.5 rvまで平坦な温度プロファイルを示し、それより外側で30%の穏やかな低下が観測された。これは宇宙論的シミュレーションと整合的であり、過去のASCAおよびBeppoSAX研究で報告された矛盾を、より洗練された背景補正により解消した。

ABSTRACT

XMM-Newton, with its high throughput and excellent spatial and spectral resolution, is an ideal instrument for spectro-imaging observation of clusters. Presented here is an XMM-Newton mosaic observation of A2163, from which a new radial temperature profile is derived. The issue of background subtraction is addressed in some detail as a proper treatment of the background is essential for the derivation of correct temperatures, and thus, of the correct total cluster mass.

研究の動機と目的

• 高分解能XMM-Newtonデータを用いて、銀河団A2163の正確な径方向温度プロファイルを導出すること。
• 特に残留軟X線成分による温度測定への歪みを引き起こす背景差し引きの重大な課題に対処すること。
• A2163の温度プロファイルが、静水的平衡の予測および数値シミュレーションと整合するかどうかを検証すること。
• 過去のASCAおよびBeppoSAX研究で報告された、大半の半径における温度低下の存在と形状に関する矛盾を解消すること。
• 正確な温度および吸収制約を用いることで、宇宙論的シミュレーションと整合的な堅牢な質量プロファイルを提供すること。

提案手法

• 5つのポイントでXMM-Newtonの拡張フルフレームモード観測を実施し、SAS v5.0.1を用いて不良画素の検出と除去を処理した。
• 光子重み付け法（Arnaud et al. 2001）を用いて視野収縮効果を補正し、正確な有効面積モデルを確保した。
• 高銀経度のポイントで空白スカイ背景モデルを構築し、軟プロトンフレアおよび明るい源をフィルタリングして、残留軟X線背景を推定した。
• 背景成分を軟（E < 1.5 keV）、硬（E > 1.5 keV）、機器寄りの寄与に分離し、軟成分はスペクトルフィッティングにより補正した。
• クラスタの輪状領域に対してスペクトルフィッティングを実施し、吸収（NH）を自由パラメータおよび固定値として扱い、温度プロファイルの頑健性を検証した。
• EPIC/MOSデータからの径方向温度プロファイルを導出し、背景誤差推定による温度および質量推定への系貫的効果に注意を払った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 数値シミュレーションが予測するように、A2163の径方向温度プロファイルは0.5 rvを超えて低下するか？
• RQ2 不適切な背景差し引き、特に残留軟X線成分が、導出された温度プロファイルにどのように影響するか？
• RQ3 A2163の温度および質量プロファイルは、静水的平衡および宇宙論的シミュレーションとどの程度一致するか？
• RQ4 なぜ過去のASCAおよびBeppoSAX研究では、A2163の温度プロファイルに矛盾した報告がなされたのか？
• RQ5 吸収（固定対自由のNH）に関する異なる仮定下でも、観測された温度プロファイルは頑健か？
• RQ6

主な発見

• A2163の径方向温度プロファイルは、0.5 rvまで平坦であり、この領域で温度に顕著な変化は認められなかった。
• 0.5 rvより外側では、30% − 16+26% の穏やかな低下が観測され、外側クラスタ領域でやや低い温度が示された。
• 残留軟X線背景を無視すると、大半の半径で推定NH値が低下するため、誤った温度プロファイルの上昇が生じる。
• 軟X線背景が適切に補正されると、温度プロファイルは急激な低下ではなく、徐々に低下するようになり、過去のASCA結果との矛盾が解消された。
• スペクトルフィッティングにおいて吸収（NH）を固定値または自由パラメータとして扱った場合でも、導出された温度プロファイルは頑健であった。
• 補正された温度プロファイルから得られた予備的な質量プロファイルは、Evrard et al. (1996) のシミュレーションの予測とよく一致しており、特に0.5 rvを超える外側領域で顕著であった。