[논문 리뷰] Merging Cluster Collaboration: Optical and Spectroscopic Survey of a Radio-Selected Sample of Twenty Nine Merging Galaxy Clusters

Nathan Golovich, William A. Dawson외 12명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 03.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 라디오 리릭스를 통해 선별된 29개의 융합 중인 은하 클러스터에 대한 다중 파장 조사로, 깊은 Subaru/SuprimeCam 광도 측정과 Keck/DEIMOS 분광 측정을 결합하여 융합 역학을 제약한다. 28개 클러스터의 속도 분포는 단일 가우시안에 잘 맞아떨어지며, 이는 융합이 시야선에 수직이거나 근처 아포센터에서 일어나고 있음을 시사한다. 이는 라디오 리릭스가 은하 클러스터 융합의 역학 모델링에 매우 유용한 도구임을 강조한다.

ABSTRACT

Multi-band photometric and multi-object spectroscopic surveys of merging galaxy clusters allow for the characterization of the distributions of constituent dark matter and galaxy populations, constraints on the dynamics of the merging subclusters, and an understanding of galaxy evolution of member galaxies. We present deep photometric observations from Subaru/SuprimeCam and a catalog of $\sim$5400 spectroscopic cluster members from Keck/DEIMOS across 29 merging galaxy clusters ranging in redshift from $z=0.07$ to $0.55$. The ensemble is compiled based on the presence of radio relics, which highlight cluster scale collisionless shocks in the intra-cluster medium. Together with the spectroscopic and photometric information, the velocities, timescales, and geometries of the respective merging events may be tightly constrained. In this preliminary analysis, the velocity distributions of 28 of the 29 clusters are shown to be well fit by single Gaussians. This indicates that radio relic mergers largely occur transverse to the line of sight and/or near apocenter. In this paper, we present our optical and spectroscopic surveys, preliminary results, and a discussion of the value of radio relic mergers for developing accurate dynamical models of each system.

연구 동기 및 목표

• 다중 대역 광도 측정과 분광 측정을 사용하여 융합 중인 은하 클러스터의 암흑 물질, 은하, 간은하간 매질 분포를 규명하는 것.
• 클러스터 구성원의 속도 분포를 분석하여 융합 클러스터의 역학 상태를 조사하는 것.
• 라디오 리릭스가 클러스터 규모의 비충격 충돌에서의 융합 기하학과 시계열을 나타내는 지표로서의 유용성을 평가하는 것.
• 29개 융합 시스템에 걸쳐 약 5,400명의 클러스터 구성원을 포함하는 종합적인 분광학적 카탈로그를 구축하는 것.
• 근점 시점, 융합 속도, 시야선에 대한 배향과 같은 융합 매개변수에 대한 제약을 향상시키는 것.

제안 방법

• Subaru/SuprimeCam를 사용하여 다중 대역(g, r, i, z) magnitude를 확보하기 위해 깊은 광학적 광도 측정을 수행함.
• Keck/DEIMOS를 사용하여 29개 클러스터 전역에서 약 5,400개의 은하에 대한 정밀한 적색이동을 확보하기 위해 다중 대상 분광 측정을 수행함.
• Topcat 소프트웨어를 사용하여 1 arcsecond의 정밀도로 분광학적 대상과 광도 카탈로그 자료를 매칭함.
• 반복적이고 수축하는 3차원 개구부 방법을 적용하여 분광학적 클러스터 구성원을 식별함.
• 이중 가중치와 편향 보정된 신뢰구간을 사용하여 일차원 가우시안 모델로 적색이동 분포를 피팅함.
• 각 클러스터의 속도 분포에 대한 68% 신뢰구간을 추정하기 위해 10,000회의 부트스트랩 실현을 수행함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 라디오 리릭스로 선별된 융합 중인 은하 클러스터의 역학 상태는 그들의 속도 분산 프로파일을 통해 어떻게 규명되는가?
• RQ2 클러스터 구성원의 관측된 속도 분포는 융합 시스템의 배향과 융합 단계를 어떻게 제약하는가?
• RQ3 라디오 리릭스는 어느 정도까지 수평 또는 근사 아포센터 융합을 나타내며, 이는 역학 모델링에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 이 샘플에서 융합 클러스터 구성원의 속도 분포를 단일 가우시안 피팅이 얼마나 잘 기술하는가?
• RQ5 다양한 적색이동 범위(z = 0.07에서 0.55)에서 클러스터 구성원을 식별하는 데 있어 분광학적 카탈로그의 신뢰성과 완전성은 어느 정도인가?

주요 결과

• 29개 융합 클러스터 중 28개의 속도 분포는 단일 가우시안에 잘 맞아떨어지며, 이는 통합된 역학 상태를 시사한다.
• 단일 가우시안 피팅은 융합이 주로 시야선에 수직이거나 아포센터 근처에서 일어나고 있음을 시사한다.
• 분광학적 카탈로그에는 정밀한 적색이동과 Subaru/SuprimeCam의 다중 대역 광도 측정을 가진 5,594개의 확인된 은하와 항성 포함되어 있다.
• 적색이동 범위는 z = 0.07에서 z = 0.55까지 확장되며, 다양한 질량과 융합 단계의 클러스터를 포함한다.
• 라디오 리릭스를 선택 기준으로 사용함으로써 간은하간 매질에서 강력하고 대규모의 충격파를 가진 시스템을 효과적으로 식별할 수 있었다.
• 이 클러스터의 집합은 융합 매개변수를 제약하고 역학 모델을 시험하기 위한 통계적으로 신뢰할 수 있는 샘플을 제공한다.