[논문 리뷰] Extragalactic large-scale structures in the northern Zone of Avoidance

M. Ramatsoku, R. C. Kraan‐Korteweg외 2명|arXiv (Cornell University)|2014. 12. 17.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 나앙카이 전파망원경에서의 H I 21 cm 선 관측을 통해 북반구 은하수 피 avoidance 영역(ZoA) 내에서 이전에 측정되지 않은 252개의 은하에 대해 적색이동을 검출하였다. 이로써 페르세우스-피스케스 초은하단과 연결된 두 개의 주요 대규모 구조가 드러났다: ℓ ≈ 90°에서의 필라멘트와 ℓ ≌ 160°에서의 두드러진 벽 구조로, 이는 두 개의 강력한 전파 은하와 X선 은하단(CIZA J0450.0+4501)을 포함하고 있다. 이러한 발견들은 페르세우스-피스케스 초은하단의 알려진 범위를 연장시키며, 이전에 인식된 것보다 더 질량이 크고 역학적으로 중요한 구조일 가능성이 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We used the Nançay Radio Telescope (NRT) to measure the 21 cm line emission of near-infrared bright galaxies in the northern Zone of Avoidance (ZoA) without previous redshift determinations. We selected galaxies with extinction-corrected magnitudes $K_s^o \leq 11\hbox{$.\!\!^{ m m}$}25$ from the 2MASS Extended Source Catalog. These data will complement the existing 2MASS Redshift Survey (2MRS; first data release) as well as the ongoing 2MASS Tully-Fisher survey, both of which exclude the inner ZoA ($|b|< 5^{\circ}$), where the identification of galaxy candidates is the hardest. Of the $\sim$1000 identified 2MASX galaxy candidates we have so far detected 252 to our 3.0 mJy rms sensitivity limit and the velocity limit of 10500 km/s. The resulting redshift distribution reveals various new structures that were hitherto uncharted. They seem to form part of the larger Perseus-Pisces Supercluster (PPS). The most conspicuous is a ridge at about $\ell\approx 160^{\circ}$,$v \approx 6500$ km/s. Within this wall-like structure, two strong radio galaxies (3C 129 and 3C 129.1) are embedded which lie at the same distance as the ridge. They seem to form part of an X-ray cluster. Another prominent filament has been identified crossing the ZoA at $\ell \approx 90^\circ$, hence suggesting the second Perseus-Pisces arm is more extended than previously thought.

연구 동기 및 목표

• 먼지 흡수와 항성의 혼잡함으로 인해 옵티컬 설문 조사가 어려운 북반구 은하수 피 avoidance 영역(ZoA)의 적색이동 간극을 메우기 위해.
• 옵티컬 스펙트로스코피가 실패하는 경우에도, ZoA 내 near-infrared 밝은 은하에서 H I 21 cm 방출을 검출하여 적색이동을 확보하기 위해.
• 특히 페르세우스-피스케스 초은하단(PPS) 내에서 이전에 밝혀지지 않은 대규모 구조를 맵핑하기 위해.
• 최근에 식별된 구조와 은하단의 역학적 중요성을, 우주 유동과 거대한 끌개의 영향을 고려하여 조사하기 위해.
• 근처 우주에서 대규모 구조와 국지적 속도 유동을 모델링하는 데 도움이 되는 자료를 제공하기 위해.

제안 방법

• 북반구 ZoA(|b| ≤ 10°, δ > -39°) 내에서 Ks⁰ ≤ 11.25 mag인 near-infrared 밝은 은하 후보 1000개를 대상으로 하였다.
• 100m 나앙카이 전파망원경을 사용하여 지향적 H I 21 cm 선 관측을 수행하였으며, 감도는 3.0 mJy rms, 속도 범위는 -500에서 10,500 km s⁻¹였다.
• 시스템적 오차를 최소화하고 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 20′ 오프셋 위치를 사용한 위치 스위칭 모드를 적용하였다.
• 스펙트럼 해상도는 2.6 km s⁻¹로 설정하였으며, 이후 소스 탐지 및 적색이동 측정을 위해 18 km s⁻¹로 스무딩 처리하였다.
• NED 및 기존 설문 조사(예: 2MRS, HIZOA)와의 교차 확인을 통해 이전에 관측된 소스를 제외하였다.
• 적색이동 분포를 맵핑하여, 특히 ℓ ≈ 90°와 ℓ ≈ 160°에서 대규모 구조와 은하단을 식별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 먼지 흡수로 인해 옵티컬 설문 조사에서 아직 탐지되지 않은 북반구 은하수 피 avoidance 영역 내 대규모 구조는 무엇이 있는가?
• RQ2 페르세우스-피스케스 초은하단은 이전에 추정된 것보다 은하수 평면을 더 넓게 뻗어 있는가?
• RQ3 ℓ ≈ 160°에서 두드러진 전파 은하가 은하수 피 avoidance 영역 내 거대한 X선 은하단의 존재를 시사하는가?
• RQ4 ZoA 내 H I 탐측 결과는 우주 유동장과 거대한 끌개의 영향을 이해하는 데 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 H I 관측을 통해 페르세우스-피스케스 필라멘트가 은하수 평면을 관통하는 연속성이 확인되는가?

주요 결과

• 약 1000개의 대상 은하 후보 중에서 252개의 H I 탐측을 확보하였으며, 탐측 비율은 약 25%였다.
• ℓ ≈ 160°에서 위치한 두드러진 벽 구조는 v ≈ 6000–7000 km s⁻¹의 속도 범위를 가지며, 같은 적색이동에서 두 개의 강력한 전파 은하(3C 129 및 3C 129.1)를 포함하고 있어, 이들이 은하단과 연관되어 있음을 확인하였다.
• ℓ ≈ 160°에서의 은하단은 X선 은하단 CIZA J0450.0+4501로 확인되었으며, X선 빛의 강도가 1.89 × 10⁴⁴ h₅₀⁻² erg s⁻¹로 측정되어 거대한, 비록 가능성이 과소평가되었을 수는 있지만 질량이 큰 시스템임을 시사한다.
• ℓ ≈ 90°에서 은하수 피 avoidance 영역을 관통하는 필라멘트가 탐지되어, 페르세우스-피스케스 초은하단의 두 번째 팔이 이전에 생각된 것보다 더 넓게 퍼져 있음을 시사한다.
• 적색이동 분포는 페르세우스-피스케스 복합체가 은하수 평면을 관통하여 연속성을 유지하고 있음을 확인하였으며, 페르세우스 은하단(A426)과 Abell 569 사이를 ZoA를 통해 연결하고 있다.
• 이러한 발견들은 페르세우스-피스케스 초은하단이 이전 설문 조사에서 인식된 것보다 훨씬 더 넓게 퍼져 있고, 가능성이 더 질량이 많으며, 국지적 우주 유동에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.