[논문 리뷰] The 3XMM/SDSS Stripe 82 Galaxy Cluster Survey: Cluster catalogue and discovery of two merging cluster candidates

A. Takey, F. Durret외 2명|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 17.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 84인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 3XMM-DR5 목록의 XMM-Newton X선 데이터와 SDSS 스트립 82의 옵티컬 데이터를 사용하여 은하단 조사한 결과, 적색편이 0.05에서 1.19 사이인 54개의 확인된 은하단을 특정하였다. z = 0.11과 z = 0.26에 위치한 두 개의 새로운 융합 은하단 후보를 발견하였으며, 17개의 신규 X선 탐지 은하단과 40개의 확인되지 않은 후보에 대한 X선 및 옵티컬 성질의 종합 목록을 제공하였다. 이 중 25개는 z > 0.6에 위치해 있다.

ABSTRACT

We present a galaxy cluster survey based on XMM-Newton observations that are located in Stripe 82 of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). The survey covers an area of 11.25 deg$^2$. The X-ray cluster candidates were selected as serendipitously extended detected sources from the third XMM-Newton serendipitous source catalogue (3XMM-DR5). A cross-correlation of the candidate list that comprises 94 objects with recently published X-ray and optically selected cluster catalogues provided optical confirmations and redshift estimates for about half of the candidate sample. We present a catalogue of X-ray cluster candidates previously known in X-ray and/or optical bands from the matched catalogues or NED. The catalogue consists of 54 systems with redshift measurements in the range of 0.05-1.19 with a median of 0.36. Of these, 45 clusters have spectroscopic confirmations as stated in the matched catalogues. We spectroscopically confirmed another 6 clusters from the available spectroscopic redshifts in the SDSS-DR12. The cluster catalogue includes 17 newly X-ray discovered clusters, while the remainder were detected in previous XMM-Newton and/or ROSAT cluster surveys. Based on the available redshifts and fluxes given in the 3XMM-DR5 catalogue, we estimated the X-ray luminosities and masses for the cluster sample. We also present the list of the remaining X-ray cluster candidates (40 objects) that have no redshift information yet in the literature. Of these candidates, 25 sources are considered as distant cluster candidates beyond a redshift of 0.6. We also searched for galaxy cluster mergers in our cluster sample and found two strong candidates for newly discovered cluster mergers at redshifts of 0.11 and 0.26. The X-ray and optical properties of these systems are presented.

연구 동기 및 목표

• SDSS 스트립 82 지역에서 XMM-Newton X선 데이터와 옵티컬 광도 측정치를 이용하여 다중 파장 은하단 목록을 구축하기 위해.
• X선으로 선별된 은하단, 특히 신규로 발견된 시스템과 융합 은하단 후보를 식별하고 특성화하기 위해.
• 우주론적 및 척도관계 연구를 지원하기 위해 은하단의 X선 복사선 세기(L_X), 질량(M_500) 및 적색편이를 추정하기 위해.
• 은하 밝기 함수 및 형태적 특징을 포함한 은하단 성질에 대한 세부 분석을 위한 자원을 제공하기 위해.
• 특히 향후 분광학적 후속 관측을 위해 z > 0.6에 위치한 먼 은하단 후보를 식별하기 위해.

제안 방법

• SDSS 스트립 82 지역의 11.25 deg² 범위에서 확산된 X선 방출을 보이는 3XMM-DR5 우연적 소스 목록에서 선택된 X선 은하단 후보.
• 적색편이 및 옵티컬 확인을 확보하기 위해 X선 후보를 기존의 X선 및 옵티컬 은하단 목록과 NED와 교차 비교.
• SDSS-DR12 분광학적 적색편이를 사용하여 이전에 확인되지 않은 6개의 추가 은하단을 분광학적으로 확인.
• 3XMM-DR5에서의 복사선 밀도와 표준 척도관계를 이용하여 X선 복사선 세기(L_X) 및 질량(M_500)를 추정.
• 남은 40개의 X선 후보를 X선 검출 품질과 적색편이 기대치(z < 0.6 또는 z > 0.6)에 따라 분류.
• 분광학적 측정치, 복사선 밀도 및 X선 형태 분석과 함께, 옵티컬 과밀도 분석을 통해 융합 은하단 후보를 식별.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 3XMM-DR5 목록에서 SDSS 스트립 82 지역 내 X선 은하단 탐지의 완전성과 순도는 어떠한가?
• RQ2 X선 은하단 후보 중 얼마나 많은 것이 신규로 발견되었으며, 분광학적 적색편이를 확보한 비율은 얼마인가?
• RQ3 어느 X선 은하단 후보들이 지속적인 융합의 형태적 및 역학적 징후를 보였는가?
• RQ4 확인된 은하단의 X선 복사선 세기와 질량은 무엇이며, 적색편이와의 상관관계는 어떠한가?
• RQ5 확인되지 않은 X선 후보 중 얼마나 많은 비율이 높은 적색편이 은하단(z > 0.6)으로 간주될 수 있는가?

주요 결과

• 최종적으로 적색편이가 0.05에서 1.19 사이인 54개의 확인된 은하단 목록을 확보하였으며, 중앙값은 0.36이었다.
• 45개의 은하단은 일치된 목록을 통해 분광학적으로 확인되었고, 추가로 6개의 은하단은 SDSS-DR12 분광학 데이터를 통해 확인되었다.
• 17개의 은하단은 XMM-Newton 데이터를 이용해 X선으로 신규로 탐지되었으며, 이전의 ROSAT 또는 다른 XMM-Newton 조사에서 탐지되지 않았다.
• z = 0.11과 z = 0.26에 위치한 두 개의 강력한 융합 은하단 후보를 식별하였으며, 명백한 X선 및 옵티컬 형태학적 특징이 지속적인 융합을 시사하였다.
• 확인되지 않은 40개의 X선 후보 중 25개는 고적색편이 후보(z > 0.6)로 분류되어 향후 깊은 후속 관측의 잠재력을 보였다.
• 3XMM-DR5에서의 복사선 밀도와 표준 척도관계를 이용하여 모든 54개의 은하단에 대해 X선 복사선 세기(L_X) 및 질량(M_500)를 추정하였으며, 통계적 및 우주론적 연구를 가능하게 하였다.