[논문 리뷰] Constraining ${Ω_{0}}$ from X-ray properties of Clusters of Galaxies at high redshift

R. Sadat, Alain Blanchard외 1명|arXiv (Cornell University)|1997. 08. 12.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 고적도 은하단의 X선 복사원도-온도 관계(L_X-T_X)를 사용하여 우주 밀도 파라미터 Ω₀를 제약한다. 적색편이가 측정된 X선 은하단 샘플을 분석한 결과, L_X-T_X 관계에 약간의 정적 진화가 관측되어 Ω₀ ≈ 0.85 ± 0.2로 나타나지만, 이 결과는 은하단 선택 효과의 불확실성으로 인해 아직 확정적이지 않다. 향후 XMM과 같은 X선 위성 임무가 더 견고한 제약을 제공할 것으로 기대된다.

ABSTRACT

Properties of high redshift clusters are a fundamental source of information for cosmology. It has been shown by Oukbir and Blanchard (1997) that the combined knowledge of the redshift distribution of X-ray clusters of galaxies and the luminosity-temperature correlation, $L_X-T_X$, provides a powerful test of the mean density of the Universe. In this paper, we address the question of the possible evolution of this relation from an observational point of view and its cosmological significance. We introduce a new indicator in order to measure the evolution of the X-ray luminosity-temperature relation with redshift and take advantage of the recent availability of temperature information for a significant number of high and intermediate redshift X-ray clusters of galaxies. From our analysis, we find a slightly positive evolution in the $L_X-T_X$ relation. This implies a high value of the density parameter of $0.85\pm0.2 $. However, because the selection of clusters included inour sample is unknown, this can be considered only as a tentative result. A well-controlled X-ray selected survey would provide a more robust answer. XMM will be ideal for such a program.

연구 동기 및 목표

• 고적도에서 은하단의 X선 복사원도-온도(L_X-T_X) 관계의 진화를 조사하기 위해.
• 이 진화를 우주 밀도 파라미터 Ω₀를 측정하는 천체물리학적 탐사수단으로 활용하기 위해.
• 잠재적인 선택 효과를 고려할 때 현재의 은하단 샘플이 천체물리학적 제약에 얼마나 신뢰할 수 있는지 평가하기 위해.
• 향후 X선 임무인 XMM과 같은 것들이 이 제약의 정밀도를 얼마나 향상시킬 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 저자는 적색편이에 따라 L_X-T_X 관계의 진화를 정량화하기 위한 새로운 관측 지표를 제안한다.
• 가용한 온도 측정치를 갖춘 고적도 및 중간적도 X선 은하단 샘플을 수집한다.
• 다양한 적색편이 구간에서 L_X-T_X 관계를 피팅하여 국소 관계 대비 진화 여부를 탐지한다.
• 관측된 진화는 다양한 천체물리학적 시나리오에서 은하단 성장 이론 모델을 사용하여 Ω₀에 대한 제약으로 변환된다.
• 결과에 영향을 줄 수 있는 은하단 선택에 대한 불확실성을 분석에 포함시킨다.
• 기존 X선 천체망원경 데이터를 사용하며, 향후 체계적이고 통제된 X선 설문 조사의 필요성을 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하단의 X선 복사원도-온도(L_X-T_X) 관계는 적색편이에 따라 진화하는가, 만약 그렇다면 얼마나 강한가?
• RQ2 관측된 L_X-T_X 관계의 진화는 우주 밀도 파라미터 Ω₀에 어떤 제약을 가하는가?
• RQ3 현재 은하단 샘플의 선택 효과는 L_X-T_X 관계를 통한 천체물리학적 추론의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 향후 X선 임무인 XMM과 같은 것들이 이 방법을 통해 Ω₀ 측정의 정밀도를 얼마나 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 분석 결과, 적색편이가 증가함에 따라 X선 복사원도-온도(L_X-T_X) 관계에 약간의 정적 진화가 관측된다.
• 이 관측된 진화는 높은 우주 밀도 파라미터 값을 암시하며, Ω₀ ≈ 0.85 ± 0.2로 나타난다.
• 이 결과는 사용된 샘플의 은하단 선택 함수에 대한 불확실성으로 인해 아직 확정적이지 않다.
• 본 연구는 체계적이고 X선으로 선택된 설문 조사가 이러한 제약의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있음을 강조한다.
• XMM는 민감도와 설문 조사 능력으로 인해 이러한 프로그램을 수행하는 데 특히 적합한 임무로 식별된다.
• 결과는 적색편이 분포 데이터와 결합할 경우 L_X-T_X 관계가 Ω₀ 탐색의 천체물리학적 잠재력을 보여준다.