[논문 리뷰] Non radial motions and the shapes and the abundance of clusters of galaxies

Antonino Del Popolo, M. Gambera|arXiv (Cornell University)|1999. 09. 09.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 Del Popolo & Gambera (1998, 1999)의 모델을 사용하여 은하단체의 비원형 운동이 질량 함수, 속도 분산 함수(VDF), 그리고 본질적 형태에 미치는 영향을 조사한다. 비원형 운동을 고려할 경우 냉각 암흑물질(CDM) 예측과 관측 데이터 사이의 일치도가 크게 향상되며, 이는 은하단체의 수와 속도 분포에 대해 더 잘 맞는 결과를 낳고, 관측과 일치하는 더 덜 길쭉한 형태의 은하단체를 생성한다.

ABSTRACT

We study the effect of non-radial motions on the mass function, the velocity dispersion function (hereafter VDF) and on the shape of clusters of galaxies using the model introduced in Del Popolo & Gambera (1998a,b; 1999). The mass function of clusters, obtained using the quoted model, is compared with the statistical data by Bahcall & Cen (1992a,b) and Girardi et al. (1998), while the VDF is compared with the Center for Astrophysics (hereafter CfA) data by Zabludoff et al. (1993) for local clusters and those of Mazure et al. (1996) and Fadda et al. (1996). In both cases the model predictions are in good agreement with the observational data showing once more how non-radial motions can reduce many of the discrepancies between Cold Dark Matter (hereafter CDM) model predictions and observational data. Finally we study the effect of non-radial motions on the intrinsic shape of clusters of galaxies showing that non-radial motions produce clusters less elongated with respect to CDM model in agreement with de Theije et al. (1995, 1997) results.

연구 동기 및 목표

• 비원형 운동이 은하단체의 질량 함수에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 비원형 운동이 관측 데이터와 비교할 때 속도 분산 함수(VDF)에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 비원형 운동이 은하단체의 본질적 형태에 미치는 영향을 검토하기 위해.
• 은하단체의 수와 형태학적 특성에 대한 냉각 암흑물질(CDM) 모델 예측과 관측 데이터 간 괴리 문제를 해결하기 위해.
• 비원형 운동이 은하단체의 길쭉함을 줄여 관측 제약 조건과 일치시키는지 테스트하기 위해.

제안 방법

• Del Popolo & Gambera (1998a,b; 1999)가 개발한 역학 모델을 사용하여 은하단체 형성 과정에 비원형 운동을 통합한다.
• 이 모델을 사용하여 은하단체의 이론적 질량 함수와 속도 분산 함수(VDF)를 계산한다.
• Bahcall & Cen (1992a,b), Girardi 등 (1998), Zabludoff 등 (1993), Mazure 등 (1996), Fadda 등 (1996)의 관측 데이터와 이론적 예측을 비교한다.
• 비원형 운동의 영향을 고려하여 은하단체의 본질적 형태를 분석하여 그 길쭉함을 평가한다.
• 은하단체의 비구형 및 비원형 속도 성분을 비틀림 평형 상태에 포함시킨다.
• 예측된 분포와 관측된 분포 간 통계적 비교를 통해 모델의 타당성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비원형 운동은 관측 데이터와 비교할 때 은하단체의 예측 질량 함수에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 비원형 운동은 CDM 모델 예측과 관측된 속도 분산 함수(VDF) 간의 일치도를 어느 정도 향상시키는가?
• RQ3 비원형 운동은 은하단체의 본질적 형태, 특히 길쭉함 정도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 비원형 운동은 CDM 모델 예측과 관측된 은하단체 수 및 운동학적 데이터 간 괴리를 해소할 수 있는가?
• RQ5 비원형 운동은 전통적인 원형 운동만을 고려한 CDM 모델에 비해 더 덜 길쭉한 은하단체 형태를 유도하는가?

주요 결과

• 모델이 예측한 질량 함수는 Bahcall & Cen (1992a,b) 및 Girardi 등 (1998)의 관측 데이터와 양호한 일치를 보인다.
• 모델이 예측한 속도 분산 함수(VDF)는 Zabludoff 등 (1993)의 CfA 데이터와 Mazure 등 (1996), Fadda 등 (1996)의 다른 설문 조사와 잘 일치한다.
• 비원형 운동은 예측된 은하단체의 길쭉함을 감소시켜 기존 CDM 모델보다 덜 길쭉한 형태를 유도한다.
• 이러한 결과는 비원형 운동이 CDM 예측과 관측 결과 간 핵심적인 괴리를 완화시킨다는 결론을 지지한다.
• de Jager 등 (1995, 1997)의 결과와 일치하며, 이들은 비원형 역학으로 인해 은하단체의 길쭉함이 감소함을 발견하였다.
• 이 연구는 비원형 운동이 CDM 시뮬레이션과 관측된 은하단체 특성 간의 일치를 이끌어내는 타당한 메커니즘이라는 것을 입증한다.