[논문 리뷰] ICM cooling, AGN feedback and BCG properties of galaxy groups-Five properties where groups differ from clusters

V. Bharadwaj, T. H. Reiprich외 4명|arXiv (Cornell University)|2014. 02. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 93인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 천체망원경 캔다라 X선 데이터를 사용하여 26개의 은하 군을 분석하여 군 내 은하간 매질(ICM)의 냉각, AGN 피드백, BCG 성질이 은하 클러스터와 어떻게 다를지 비교한다. 주요 차이점은 냉각 시간과 라디오 복사원 간의 상관관계가 없으며, 짧은 냉각 시간임에도 불구하고 낮은 AGN 라디오 출력을 보이며, BCG의 빛나는 성질과 군의 질량/X선 복사원 간의 규모관계가 더 약하다는 점이다—이는 항성 형성이 냉각 기름을 중심 블랙홀에 공급하는 데서 빼앗아가며, 군이 작은 클러스터라는 개념을 도전하는 결과를 낳는다.

ABSTRACT

Using Chandra data for a sample of 26 galaxy groups, we constrained the central cooling times (CCTs) of the ICM and classified the groups as strong cool-core (SCC), weak cool-core (WCC) and non-cool-core (NCC) based on their CCTs. The total radio luminosity of the brightest cluster galaxy (BCG) was obtained using radio catalog data and literature, which was compared to the CCT to understand the link between gas cooling and radio output. We determined K-band luminosities of the BCG with 2MASS data, and used it to constrain the masses of the SMBH, which were then compared to the radio output. We also tested for correlations between the BCG luminosity and the overall X-ray luminosity and mass of the group. The observed cool-core/non-cool-core fractions for groups are comparable to those of clusters. However, notable differences are seen. For clusters, all SCCs have a central temperature drop, but for groups, this is not the case as some SCCs have centrally rising temperature profiles. While for the cluster sample, all SCC clusters have a central radio source as opposed to only 45% of the NCCs, for the group sample, all NCC groups have a central radio source as opposed to 77% of the SCC groups. For clusters, there are indications of an anticorrelation trend between radio luminosity and CCT which is absent for the groups. Indications of a trend of radio luminosity with black hole mass observed in SCC clusters is absent for groups. The strong correlation observed between the BCG luminosity and the cluster X-ray luminosity/cluster mass weakens significantly for groups. We conclude that there are important differences between clusters and groups within the ICM cooling/AGN feedback paradigm.

연구 동기 및 목표

• 은하 군에서 ICM 냉각과 AGN 피드백이 클러스터와 어떻게 다를지 조사하기.
• 은하 군에서 중심 초거대 블랙홀에 공급되는 냉각 기름이 항성 형성에 의해 어떻게 방향을 전환되는지 검토하기.
• BCG의 빛나는 성질과 군의 전반적 성질(X선 복사원, 질량) 간의 규모관계가 군 영역에서 유지되는지 테스트하기.
• 은하 군에서 중심 냉각 시간(CCT), BCG의 라디오 복사원, 블랙홀 질량 간의 연관성을 평가하기.
• 은하 군이 클러스터와 동일한 자기조절 AGN 피드백 원리에 따르는지 결정하기.

제안 방법

• 중앙 냉각 시간(CCT)을 측정하고 군을 강력한 냉각핵(SCC), 약한 냉각핵(WCC), 비냉각핵(NCC)으로 분류하기 위해 캔다라 X선 데이터를 사용하였다.
• ICM 냉각 시간과 비교하기 위해 라디오 카탈로그와 문헌에서 BCG의 총 라디오 복사원을 확보하였다.
• 2MASS 데이터를 사용하여 BCG의 K-대역 빛나는 성질을 측정하고 초거대 블랙홀 질량을 추정하기 위해 규모관계를 적용하였다.
• BCG 빛나는 성질과 군의 X선 복사원 및 질량(M500) 간의 상관관계를 테스트하고, 클러스터 규모관계와 비교하였다.
• 온도 프로파일을 분석하여 중심 온도 저하 여부를 평가하고, 냉각 시간과 비교하였다.
• 중앙 라디오 소스(CRS)가 있는 군의 비율을 CCT에 따라 평가하였으며, 클러스터의 추세와 대비시켰다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 군은 클러스터와 마찬가지로 ICM 냉각 시간과 AGN 라디오 복사원 간의 상관관계를 보이는가?
• RQ2 은하 군에서 중심 라디오 소스의 존재는 클러스터와 비교해 냉각핵 상태와 어떻게 관련되는가?
• RQ3 은하 군에서 BCG 빛나는 성질과 군의 X선 복사원 또는 질량 간에 상관관계가 있는가? 클러스터에서 관찰된 바와 같이?
• RQ4 강력한 냉각핵 군 중 일부는 중심 라디오 소스가 없는 이유는 무엇인가? 클러스터와는 달리.
• RQ5 은하 군에서 BCG의 항성 형성은 냉각 기름이 중심 블랙홀에 공급되는 데 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• 중앙 냉각 시간 ≤1 Gyr인 군의 23%는 중심 온도 저하가 없으며, 이는 과거 재가열 또는 고스트 군 특성일 수 있음을 시사한다.
• 클러스터와 달리, 은하 군에서는 중심 냉각 시간과 중심 라디오 소스의 라디오 복사원 간에 상관관계가 없으며, 이는 다른 피드백 메커니즘이 작용할 수 있음을 나타낸다.
• 비냉각핵 군의 45%는 중심 라디오 소스가 없지만, 강력한 냉각핵 군의 77%는 중심 라디오 소스를 갖는다—클러스터의 추세와 반대이다.
• SCC 클러스터에서 관찰된 라디오 복사원과 블랙홀 질량 간의 상관관계는 군에서는 존재하지 않으며, 이는 군 영역에서 AGN 피드백이 더 약하다는 것을 시사한다.
• BCG 빛나는 성질과 군의 X선 복사원 또는 질량 간의 강한 상관관계는 군에서는 상당히 둔화되며, 대부분의 군 BCG는 클러스터 규모관계에 의해 예측된 것보다 더 밝다.
• 저자들은 BCG에서의 항성 형성이 군에서 냉각 기름의 주요 소비처일 수 있으며, 이는 짧은 냉각 시간임에도 불구하고 낮은 라디오 복사원을 초래할 수 있음을 시사한다.