[논문 리뷰] Multiwavelength Mass Comparisons of the z~0.3 CNOC Cluster Sample

A. K. Hicks, E. Ellingson외 2명|ArXiv.org|2006. 09. 12.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 47인용 수 13

한 줄 요약

이 연구는 천체망원경 X선 및 광학 데이터를 이용해 z ~ 0.3인 CNOC 은하단 14개에 대해 X선, 동역학적, 약한 렌즈, 광학적 풍부도 질량 추정치를 비교한다. X선 질량과 동역학적 질량 간에 뛰어난 일치를 보이며 (M_dyn/M_X-ray = 0.97 ± 0.05), X선 질량과 렌즈 질량 간에도 뛰어난 일치를 보이며 (M_lens/M_X-ray = 0.99 ± 0.07), 온도-풍부도 상관관계는 40%의 산란을 보이며, 이는 광학적 풍부도가 체계적 편향이 거의 없는 신뢰할 수 있는 질량 추정자임을 시사한다.

ABSTRACT

Results are presented from a detailed analysis of optical and X-ray observations of moderate-redshift galaxy clusters from the Canadian Network for Observational Cosmology (CNOC) subsample of the EMSS. The combination of extensive optical and deep X-ray observations of these clusters make them ideal candidates for multiwavelength mass comparison studies. X-ray surface brightness profiles of 14 clusters with 0.17

연구 동기 및 목표

• 고적색도 은하단의 강력하고 효율적인 질량 추정자로 광학적 풍부도를 校정하기 위해.
• 중간적색도 은하단에서 X선, 동역학적, 약한 렌즈 질량 추정치 간의 체계적 편향이 있는지 테스트하기 위해.
• z ~ 0.3에서 X선 스케일링 관계(L_X–T_X, M–T_X)가 자가유사 모델 예측과 어떻게 다를지 조사하기 위해.
• 은하단의 하위조직 또는 냉핵이 질량 추정 방법의 신뢰성에 상당한 영향을 미치는지 여부를 조사하기 위해.
• Ω_m와 σ_8를 제약하기 위해 다파장 은하단 질량 비교의 천체역학적 유용성을 평가하기 위해.

제안 방법

• Chandra 관측 자료로부터 X선 표면 밝기 프로파일을 구축하고, 단일 및 이중 β 모델에 적합시켜 기체 밀도 및 온도 프로파일을 유도하였다.
• 60–200 kpc 범위 내에서 공간적으로 해상도 있는 온도 분석을 수행하여 은하단 중심부의 온도 기울기를 탐지하였다.
• R_2500 내부에서의 통합 스펙트럼을 추출하여 X선 온도, 금속 농도 및 발광도를 측정하였다.
• R_2500 및 R_200 내부에서 정적 평형 및 구형 대칭 가정 하에 기체 질량 및 총 질량을 유도하였다.
• R_200까지 은하단 성간 은하의 광학 속도 분산을 이용해 동역학적 질량을 계산하였다.
• 투영 질량 추정치를 사용하여 500 h_100^{-1} kpc 이내의 일곱 개의 은하단에서 약한 렌즈 질량을 X선 질량과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z ~ 0.3 은하단에서 X선 질량 추정치와 동역학적 질량 추정치 간에 체계적 편향이 존재하는가?
• RQ2 동일한 은하단 샘플에서 약한 렌즈 질량 추정치는 X선 질량과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 광학적 풍부도(B_gc,red)는 X선으로 유도된 은하단 질량과 온도와 어느 정도 상관관계가 있는가?
• RQ4 z ~ 0.3에서 L_X–T_X 및 M–T_X X선 스케일링 관계는 자가유사 모델 예측과 어떻게 다를까?
• RQ5 하위조직 및 냉핵은 다양한 질량 추정 기법의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• R_200 내에서 동역학적 질량 대 X선 질량의 평균 비율은 0.97 ± 0.05이며, 이는 두 방법 간에 유의미한 체계적 편향이 없음을 시사한다.
• 500 h_100^{-1} kpc 이내에서 약한 렌즈 질량 대 X선 질량의 평균 비율은 0.99 ± 0.07이며, X선 질량과 뛰어난 일치를 보인다.
• R_200 내에서 X선 기체 질량 분율은 f_gas(R_200) = 0.136 ± 0.004 h_70^{-3/2}이며, 이로부터 Ω_m = 0.28 ± 0.01 (공식 오차)을 도출한다.
• L_X–T_X 스케일링 관계의 기울기는 2.4 ± 0.2이며, 자가유사 예측보다 더 가파르며, 중간 정도의 음의 진화를 나타낸다.
• M_2500–T_X 관계의 기울기는 1.7 ± 0.1이며, 자가유사 모델보다도 더 가파르며, 비중력 물리학과 일치한다.
• 광학적 풍부도(B_gc,red)는 X선 온도와 가장 잘 상관되며 (40% 산란), 질량과는 중간 정도로 상관되며 (70% 산란), X선 발광도와는 빈약하게 상관된다 (200% 산란).