[논문 리뷰] ROSAT-SDSS Galaxy Clusters Survey. I. The Catalog and the correlation of X-ray and optical properties

P. Popesso, H. Boehringer외 3명|ArXiv.org|2004. 03. 15.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 68

한 줄 요약

이 논문은 ROSAT All Sky Survey(ROSAT 전체천구조사)의 X선 데이터와 Sloan Digital Sky Survey(SDSS)의 적외선 데이터를 융합하여 114개의 은하단에 대한 X선 및 적외선 성질 간 상관관계를 연구한 ROSAT-SDSS 은하단 설문조사 I 카탈로그를 제시한다. z-대역 광도가 0.5 Mpc h⁻¹ 개구부 내에서 X선 광도(산란 약 60%) 및 온도와 가장 잘 상관되며, 로그 기울기가 0.38임을 발견하여 일정한 질량-광도 비율과는 일치하지 않지만 광도에 따라 변하는 질량-광도 비율을 시사한다.

ABSTRACT

For a detailed comparison of the appearance of cluster of galaxies in X-rays and in the optical, we have compiled a comprehensive database of X-ray and optical properties of a sample of clusters based on the largest available X-ray and optical surveys: the ROSAT All Sky Survey (RASS) and the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). The X-ray galaxy clusters of this RASS-SDSS catalog cover a wide range of masses, from groups of 10^{12.5} solar masses to massive clusters of 10^{15} solar masses in the redshift range from 0.002 to 0.45. The RASS-SDSS sample comprises all the X-ray selected objects already observed by the Sloan Digital Sky Survey (114 clusters). For each system we have uniformly determined the X-ray and optical properties. The total optical luminosity can be determined with a typical uncertainty of 20% with a result independent of the choice of local or global background subtraction. We found that the z band cluster luminosity determined within an aperture of 0.5 Mpc h_{70}^(-1) provides the best correlation with the X-ray luminosity with a scatter of about 60-70%. The scatter decreases to less than 40% if the correlation is limited to the bright X-ray clusters. The resulting correlation of L_X and L_{op} in the z and i bands shows a logarithmic slope of 0.38, a value not consistent with the assumption of a constant M/L. Consistency is found, however, for an increasing M/L with luminosity as suggested by other observations. We also investigated the correlation between L_{op} and the X-ray temperature obtaining the same result.

연구 동기 및 목표

• ROSAT와 SDSS의 X선 및 적외선 데이터를 융합하여 통합적이고 균일하게 분석된 은하단 카탈로그를 구축하기 위해.
• 넓은 질량 및 적색편이 범위에서 X선 광도와 적외선 성질 간의 경험적 상관관계를 조사하기 위해.
• L_X–L_op 관계에서 산란을 최소화하기 위한 최적의 적외선 대역 및 개구부를 규명하기 위해.
• 관측된 상관관계가 일정한 질량-광도 비율과 수압평형 가정과 일관되는지 테스트하기 위해.

제안 방법

• ROSAT 전체천구조사(RASS)에서 X선으로 선별된 114개의 은하단에 대해 Sloan Digital Sky Survey(SDSS)의 대응 적외선 데이터를 취합하여 카탈로그를 편성하였다.
• X선 성질을 측정: ROSAT 대역에서의 X선 광도, 볼로메트릭 광도, 은하단 중심 좌표.
• 적외선 성질을 결정: Schechter 함수 매개수, 총 광도 및 반광도 반경, 핵심 반경, 중심 은하 밀도, u, g, r, i, z 대역에서의 광도.
• L_op–L_X 및 L_op–T_X 관계에서 산란을 최소화하기 위해 0.5 Mpc h⁻¹ 개구부를 최적의 것으로 선정하였다.
• 로그 기하선형 피팅을 사용하여 L_op–L_X 및 L_op–T_X 관계의 기울기와 산란을 결정하기 위해 상관관계 분석을 수행하였다.
• 관측된 기울기의 의미를 질량-광도 비율에 대해 평가하였으며, 수압평형 하에서 이론적 기대와 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하단에서의 적외선 광도와 X선 광도 간의 가장 날카운 상관관계를 얻기 위해 어떤 적외선 대역과 개구부 크기를 선택해야 하는가?
• RQ2 L_op–L_X 관계의 로그 기울기는 얼마이며, 일정한 질량-광도 비율을 지지하는가?
• RQ3 L_op–L_X 및 L_op–T_X 관계의 산란은 은하단의 풍부도와 X선 광도에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ4 관측된 상관관계는 수압평형과 광도에 따라 변하는 M/L 비율과 일관되는가?
• RQ5 적외선 성질만으로도 X선 광도와 온도를 60% 이내의 산란으로 예측할 수 있는가?

주요 결과

• 0.5 Mpc h⁻¹ 개구부에서 측정한 z-대역 적외선 광도가 X선 광도와 가장 날카운 상관관계를 보이며, 산란은 약 60–70%이다.
• L_op–L_X 관계의 로그 기울기는 0.38 ± 0.02이며, 이는 일정한 M/L 비율과는 일치하지 않지만 광도에 따라 변하는 M/L ∝ L^0.3과 일치한다.
• 밝은 X선 은하단 하위표본(REFLX-NORAS)에서는 L_op–L_X 관계의 산란이 40% 미만으로 감소하여 거대 체계에서 내재된 산란이 감소함을 시사한다.
• L_op–T_X 관계의 로그 기울기는 1.12 ± 0.08이며, 이 역시 일정한 M/L 비율과는 일치하지 않지만 수압평형 하에서 광도에 따라 변하는 M/L과 일치한다.
• 두 관계에서 관측된 산란은 측정 불확실성(약 20%)이 지배하지 않으며, X선-적외선 연결의 물리적 산란을 시사한다.
• 빨간색 적외선 대역(i 및 z)은 더 파란 대역보다 X선 성질과 더 강하게 상관되며, 이는 오래된 항성 집단과 총 항성 질량에 더 민감하기 때문이다.