[논문 리뷰] BeppoSAX observations of two high redshift clusters of galaxies: RXJ0152.7-1357 and MS2053.7-0449

R. Della Ceca, R. Scaramella외 4명|arXiv (Cornell University)|1999. 10. 27.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 고적도의 두 은하단, RXJ0152.7-1357 (z=0.83) 및 MS2053.7-0449 (z=0.58)의 BeppoSAX X선 관측을 통해 볼륨 빛의 온도 관계(L(bol)–T)의 진화를 조사하기 위해 가스 온도와 금속 농도를 측정한다. 데이터는 비진화 또는 약간 진화하는 L(bol)–T 관계를 지지하며, 낮은-Omega 우주론 모델을 지지한다.

ABSTRACT

We present X-ray observations of two high redshift clusters of galaxies carried out with the BeppoSAX satellite. One cluster, RXJ0152.7-1357 at z = 0.83, was selected from the ROSAT Deep Cluster Survey sample, as one of the most X-ray luminous systems known at z>0.5. The optical and ROSAT-PSPC data show a complex morphology with at least two cores. Our SAX observations yield a gas temperature kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV and a metallicity A = 0.53^{+0.29}_{-0.24}, with a prominent iron K(alpha) line. The second cluster, MS2053.7-0449 at z = 0.58, was selected from the EMSS sample. Given the poor statistics no constraints on the metallicity can be derived from the present data. Large uncertainties are associated to the gas temperature (kT = 6.7^{+6.8}_{-2.3} keV), which has been obtained after fixing the abundance to 0.3 solar. Combining these results with those obtained for similarly high redshift (z >= 0.5) clusters of galaxies with broad band X-ray spectra, we discuss the high redshift L(bol) - T relationship. The data can easily be accommodated with a non-evolving (or mildly evolving) L(bol) - T relation, a result which, when combined with the little observed evolution in the bulk of the X-ray cluster population, gives support to low Omega cosmological models.

연구 동기 및 목표

• BeppoSAX 데이터를 사용하여 고적도 은하단 두 개, RXJ0152.7-1357 (z=0.83) 및 MS2053.7-0449 (z=0.58)의 X선 성질을 연구하기 위해.
• 이들 은하단의 뜨거운 플라즈마 온도와 금속 농도를 측정하여 고적도에서 X선 빛의 온도 관계(L(bol)–T)의 진화를 평가하기 위해.
• 다양한 옴가 값에 따른 예측과 관측된 은하단 스케일링 관계를 비교하여 우주론 모델을 시험하기 위해.
• 고적도 은하단 집단이 저적도 시스템에 비해 X선 성질에서 유의미한 진화를 보이는지 조사하기 위해.

제안 방법

• 중간 에너지 집중기 및 저에너지 집중기 기구를 이용해 BeppoSAX 위성으로부터 X선 데이터를 확보하였다.
• 낮은 신호 대비 노이즈 비율로 인해 MS2053.7-0449의 경우 고정된 금속 농도 0.3 태양 단위로 설정된 열 플라즈마 모델을 사용하여 스펙트럼 피팅을 수행하였다.
• RXJ0152.7-1357의 경우 자유 피팅 모델을 적용하여 온도(kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV)와 금속 농도(A = 0.53^{+0.29}_{-0.24})를 유도하였으며, 철 K-알파 선이 검출되었다.
• 관측된 X선 빛의 세기와 온도를 바탕으로 L(bol)–T 관계를 유도하였으며, 이 결과를 복합 스펙트럼을 가진 다른 고적도 은하단의 결과와 통합하였다.
• 낮은-Omega 및 높은-Omega 모델에 대한 예측과 비교함으로써 관측된 스케일링 관계의 우주론적 함의를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고적도 은하단(z ≥ 0.5)의 X선 빛의 온도 관계(L(bol)–T)가 저적도 은하단에 비해 유의미하게 진화하는가?
• RQ2 BeppoSAX를 통해 측정된 RXJ0152.7-1357 및 MS2053.7-0449의 뜨거운 은하간 플라즈마의 온도와 금속 농도는 무엇인가?
• RQ3 이들 은하단의 관측된 X선 성질은 우주론 모델에서 옴가의 값을 어떻게 제약하는가?
• RQ4 관측된 L(bol)–T 관계는 고적도에서 비진화적이거나 약간 진화하는 관계와 일치하는가?

주요 결과

• RXJ0152.7-1357의 뜨거운 플라즈마 온도는 kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV로 측정되었으며, 금속 농도는 태양 단위로 A = 0.53^{+0.29}_{-0.24}로 측정되어 중간 정도의 금속 농도 환경임을 시사한다.
• RXJ0152.7-1357의 스펙트럼에서 두드러진 철 K-알파 방출선이 검출되어 철 농도가 증가해 있음을 지지한다.
• MS2053.7-0449의 경우 낮은 신호 대비 노이즈 비율로 인해 온도는 kT = 6.7^{+6.8}_{-2.3} keV로 제약되었으며, 큰 불확실성이 존재하고, 금속 농도의 신뢰할 수 있는 측정은 불가능하였다.
• 기타 고적도 은하단과 함께 통합했을 때, 관측된 L(bol)–T 관계는 유의미한 진화가 없음을 보이며, 비진화적이거나 약간 진화하는 관계와 일치한다.
• L(bol)–T 관계의 강한 진화 부재는 높은-Omega 대안에 비해 낮은-Omega 우주론 모델을 지지한다.