[논문 리뷰] ROSAT PSPC Observations of the Richest ($R \geq 2$) ACO Clusters

Laurence P. David, W. Forman외 1명|ArXiv.org|1999. 02. 08.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 30

한 줄 요약

이 연구는 ROSAT PSPC가 수행한 150개의 시각적으로 빈도가 높은(Abelle, R ≥ 2) ACO 은하단에 대한 정점 관측을 분석하여 X선 성질, 탐지 가능성 및 ACO 목록에서의 오염 정도를 평가한다. 그 결과, 남부 ACO 은하단의 35%와 Abell 은하단의 20%가 간섭하는 은하들로 인해 빈도가 크게 과대평가되고 있으며, X선 복사능이 3.0×10⁴³ erg s⁻¹ 이하일 경우 오염의 주요 진단 기준이 된다.

ABSTRACT

We have compiled an X-ray catalog of optically selected rich clusters of galaxies observed by the PSPC during the pointed GO phase of the ROSAT mission. This paper contains a systematic X-ray analysis of 150 clusters with an optical richness classification of $R \geq 2$ from the ACO catalog (Abell, Corwin, and Olowin 1989). All clusters were observed within 45' of the optical axis of the telescope during pointed PSPC observations. For each cluster, we calculate: the net 0.5-2.0 keV PSPC count rate (or $4 σ$ upper limit) in a 1 Mpc radius aperture, 0.5-2.0 keV flux and luminosity, bolometric luminosity, and X-ray centroid. The cluster sample is then used to examine correlations between the X-ray and optical properties of clusters, derive the X-ray luminosity function of clusters with different optical classifications, and obtain a quantitative estimate of contamination (i.e, the fraction of clusters with an optical richness significantly overestimated due to interloping galaxies) in the ACO catalog.

연구 동기 및 목표

• ROSAT PSPC의 GO 단계 동안 수행된 150개의 시각적으로 빈도가 높은 ACO 은하단(R ≥ 2)의 X선 성질을 체계적으로 분석하기 위해.
• 시각적 빈도와 Bautz-Morgan 유형에 기반한 은하단 탐지율을 정량화하여, 시각적 특성이 X선 탐지 가능성에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 다양한 시각적 하위표본에 대한 X선 복사능 함수를 유도하고, 북부(Abell)와 남부 ACO 은하단을 비교하기 위해.
• X선 복사능을 대체 지표로 사용하여 간섭하는 은하들로 인한 빈도 과대평가 비율을 추정하기 위해.
• 저·고복사능 은하단 간 환경적 차이를 조사하여 초초군 환경에서의 특성 비교를 위해.

제안 방법

• ACO 목록에서 ROSAT PSPC가 GO 단계 동안 정점 관측한 150개의 ACO 은하단(R ≥ 2)을 포함하는 목록을 편성하였다.
• 각 은하단에 대해 1 Mpc 영역 내에서 순수 0.5–2.0 keV 카운트율, 복사율, 복사능 및 X선 중심을 계산하였다.
• 장시간 통합(일반적으로 ~10,000 s)을 통해 낮은 X선 탐지 임계값(~3×10⁴³ erg s⁻¹)을 확보하였으며, 이는 X선 빛나는 군집과 유사한 수준이었다.
• 겹치는 은하단에 대해 정점 PSPC 데이터의 X선 복사율과 ROSAT 전체천구조사(RASS)의 복사율을 비교하였다.
• 모수적 및 비모수적 X선 복사능 함수를 유도하기 위해 통계적 방법을 적용하였다.
• 오염 정도를 정량화하기 위해, L(0.5–2.0 keV) < 3.0×10⁴³ erg s⁻¹ 인 은하단의 비율을 기대되는 빈도 분포와 비교하였다. 이 시스템이 오염되었을 가능성이 높다고 가정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ROSAT PSPC 정점 관측에서 시각적으로 빈도가 높은 ACO 은하단(R ≥ 2)의 X선 탐지율은 얼마이며, Bautz-Morgan 유형(시각적 형태)에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ2 Abell 및 남부 ACO 은하단의 X선 복사능 함수는 어떻게 비교되며, 각 목록의 시각적 빈도 분류에 대해 어떤 함의를 지닌다?
• RQ3 간섭하는 은하들로 인해 ACO 은하단의 시각적 빈도가 얼마나 과대평가되고 있으며, X선 복사능을 통해 이를 어떻게 정량화할 수 있는가?
• RQ4 저복사능 X선 은하단의 환경적 맥락은 무엇이며, 고복사능 은하단과 어떻게 다를까?
• RQ5 북부(Abell)와 남부 ACO 목록 간에 시각적 빈도 분류에 체계적인 오차가 존재하는가? 만약 존재한다면 그 크기는 얼마인가?

주요 결과

• R ≥ 2 ACO 은하단의 전체 비의도적 탐지율은 76%이지만, Bautz-Morgan 유형 II, II-III, III의 경우는 71%로 감소하며, 모든 유형 I 및 I-II 은하단은 탐지되었다.
• z > 0.1에서 Abell 은하단의 83%가 탐지되었으나, 남부 ACO 은하단은 60%에 그쳐, 시각적 선택 방법과 연관된 탐지 편향이 있음을 시사한다.
• R ≥ 2 Abell 은하단의 X선 복사능 함수는 남부 ACO 은하단과 일치하지 않지만, R ≥ 2 Abell 은하단과 R ≥ 3 남부 ACO 은하단을 비교하면 일치하게 된다.
• 분석 결과 남부 ACO 목록에서 약 한 빈도 등급의 체계적 오차가 존재하며, 남부 ACO 은하단의 35%와 Abell 은하단의 20%가 간섭하는 은하들로 인해 뚜렷한 오염을 겪고 있음(정의: L(0.5–2.0 keV) < 3.0×10⁴³ erg s⁻¹)을 시사한다.
• 저복사능 은하단(L < 3.0×10⁴³ erg s⁻¹)의 70%는 1° 이내에 인접한 ACO 은하단이 있으며, Δm₁₀ ≤ 0.2 이내에 위치해 있는 반면, 더 높은 복사능 은하단은 이 비율이 35%에 불과하여, 저복사능 시스템이 더 높은 환경 밀도를 가짐을 시사한다.
• 남부 ACO 목록에서 국소 은하배경이 아닌 전역 배경을 사용한 것이 Abell 목록과 비교해 더 높은 빈도 분류와 더 큰 오염을 초래했을 가능성이 있다.