[논문 리뷰] FUSE Limits on FUV Emission from Warm Gas in Clusters of Galaxies

W. V. Dixon, S. Sallmen외 2명|ArXiv.org|2001. 02. 06.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 29인용 수 13

한 줄 요약

이 연구는 Coma 및 Virgo 은하단의 FUSE 관측을 통해 1032 및 1038 Å에서의 원거리 자외선(FUV) O VI 복사선을 탐색하며, 이는 온도가 5–10×10⁵ K인 따뜻한(5–10×10⁵ K) 은하단 간성 가스의 존재를 시사할 수 있다. 총 28.6 ksec(Coma) 및 10.9 ksec(Virgo)의 깊은 통합 관측에도 불구하고 유의미한 O VI 복사선은 검출되지 않았으며, 복사선 밀도에 대한 2-σ 상한선은 이들 은하단에서 이전에 관측된 EUV 과잉을 설명하는 데 사용된 모든 기존의 따뜻한 가스 모델을 배제한다.

ABSTRACT

We have obtained FUV spectra of two clusters of galaxies with FUSE, the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer. The Coma cluster was observed for a total of 28.6 ksec, the Virgo cluster for 10.9 ksec. Neither spectrum shows significant O VI (1032, 1038 A) emission at the cluster redshift. Such emission would be expected from the warm [(5-10) x 10^5 K] component of the intracluster medium that has been proposed to explain the excess EUV and SXR flux present in EUVE and ROSAT observations of these clusters. Our 2-sigma upper limits on the O VI 1032 A flux from Coma and Virgo exclude all published warm-gas models of the EUV excess in these clusters.

연구 동기 및 목표

• 은하단에서 관측된 EUV 과잉이 따뜻한(5–10×10⁵ K) 은하단 간성 가스가 O VI FUV 공명선에서 복사하는 데 기인한다는 가설을 검증하기 위해.
• Coma 및 Virgo와 같은 은하단에서 관측된 연한 X선 및 EUV 과잉의 기원에 대한 논란을 해결하기 위해, 특히 이들이 냉각되는 복사적 성분에서 기인하는지 여부를 밝히기 위해.
• 고감도 FUSE FUV 분광법을 사용하여, 약 10⁵ K에서 냉각되는 동안 예상되는 은하단 매질(ICM)의 따뜻한 계면에서 O VI λ1032,1038 복사선을 탐지하기 위해.
• O VI 복사선 밀도에 대한 강력한 상한선을 설정함으로써 따뜻한 가스의 복사선 적분을 제약하고, EUV 과잉을 설명하는 기존 이론 모델을 검증하기 위해.

제안 방법

• LWRS 광학계절(30″ × 30″)를 사용하여 Coma 및 Virgo 은하단의 FUSE FUV 스펙트럼을 확보하였으며, 각각 총 노출 시간이 28.6 ksec 및 10.9 ksec였다.
• 파이프라인 오류를 방지하기 위해 수동으로 데이터를 보정하였으며, 낮은 및 높은 펄스 높이 이벤트(4–15 임의 단위)와 검출기 결함을 제외하였으며, 배경을 자유 매개변수로 유지하였다.
• 희박한 확산 복사선의 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 Coma 데이터는 8개의 검출기 픽셀(~15.5 km s⁻¹)로, Virgo 데이터는 16개 픽셀로 빈도를 조정하였다.
• 유한한 소스 크기를 고려하여, 확산 복사선에 대한 스펙트럼 응답을 상한선 프로파일 근사치(~106 km s⁻¹ FWHM)로 모델링하였다.
• 이론적 모델에 기반한 복사선 보정을 실시하였으며, 표준 흡수 곡선을 사용하여 갈락틱 흡수를 보정하였다.
• 관측된 O VI 복사선 상한선을 기존의 ICM 따뜻한 가스 모델에서 예측된 복사선과 비교하였으며, LWRS 슬릿 면적에 따라 스케일링하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Coma 및 Virgo 은하단의 은하단 매질(ICM)에서 약 10⁵ K의 따뜻한 가스가 기대하는 O VI FUV 공명선(1032 및 1038 Å)이 검출 가능할까?
• RQ2 이들 은하단에서 관측된 EUV 과잉은 이전에 제안된 바와 같이 5–10×10⁵ K의 열성분인 ICM에서 기인할 수 있을까?
• RQ3 Coma 및 Virgo 은하단에서 O VI 복사선 적분의 상한선은 무엇이며, 따뜻한 가스 존재에 대한 제약은 어떻게 되는가?
• RQ4 FUSE 관측 결과는 이들 은하단에서 EUV 과잉을 설명하는 기존의 출판된 따뜻한 ICM 모델을 배제하는가?

주요 결과

• Coma 또는 Virgo 은하단의 FUSE 스펙트럼에서 그들의 각각의 적색편이에서 유의미한 O VI λ1032,1038 복사선은 검출되지 않았다.
• Coma의 O VI λ1032 복사선에 대한 2-σ 상한선은 1.5×10⁻⁴ 광자 cm⁻² s⁻¹이며, Virgo는 3.8×10⁻³ 광자 cm⁻² s⁻¹이다.
• 이 복사선 밀도 상한선은 Coma 및 Virgo에서 EUV 과잉을 설명하는 데 사용된 모든 기존의 따뜻한 가스 모델을 배제한다. 이는 Lieu 등(1996a,b) 및 Bonamente 등(2000, 2001)의 모델을 포함한다.
• Coma의 복사선 적분(EI)에 대한 3-σ 상한선은 4.2×10⁶³ cm⁻³이며, Virgo는 9.35×10⁶¹ cm⁻³이다. 2-σ 상한선은 모든 모델을 배제한다.
• Lieu 등(1996a)의 Coma 모델(T=5.8×10⁵ K, EI=4.2×10⁶³ cm⁻³)은 3-σ 상한선 바로 아래에 위치하지만 2-σ 상한선에서 배제되어, 유의미한 따뜻한 가스 성분이 없음을 시사한다.
• Bonamente 등(2001)의 Virgo 모델(T=9.2×10⁵ K, EI=4.72×10⁶¹ cm⁻³)은 10⁶ K 이하에서 O VI 복사선이 급격히 감소하는 임계점보다 낮은 온도임에도 불구하고 2-σ 수준에서 배제된다.