[논문 리뷰] The Dark Matter Haloes of Chandra X-ray Galaxy Clusters and Baryons Effect

Iu. Babyk, I. B. Vavilova외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 01.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 137인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 적색편이 z = 0.01–1.4 범위에서 129개의 뜨거운 은하단에 대한 찬드라 X선 관측을 분석하여 어둠센 물질 허브 성질과 복사성 물질 함량을 측정한다. 연구는 적색편이 진화를 수반하는 c_200 ∝ M_200^−0.56 관계를 확인하였고, 내부 허브 기울기를 α = 0.94 ± 0.13로 측정하였으며, 내부 기울기가 복사성 질량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타나 복사성 피드백이 어둠센 물질 프로파일에 영향을 준다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We present results based on Chandra observations of a large sample of 129 hot galaxy clusters. We measure the concentration parameter c_200, the dark mass M_200 and the baryonic mass content in all the objects of our sample, providing the largest dataset of mass parameters for galaxy clusters in the redshift range z = 0.01 - 1.4. We confirm a that a tight correlation between c_200 and M_200, c \propto M^a_vir /(1+z)^b with a = -0.56 +/- 0.15 and b =0.80 +/- 0.25 (68 per cent confidence limits), is present, in good agreement with the predictions from numerical simulations and previous observations. Fitting the mass profile with a generalized NFW model, we got the inner slope alpha, with alpha = 0.94 +/- 0.13. Finally, we show that the inner slope of the density profile, alpha correlates with the baryonic mass content, M_b : namely alpha is decreasing with increasing baryonic mass content.

연구 동기 및 목표

• 넓은 적색편이 범위에 걸쳐 대규모 은하단 샘플에서 어둠센 물질 허브 농도(c_200)와 질량(M_200)을 측정하기 위해.
• 허브 농도와 비르발 질량 간의 스케일링 관계를 적색편이 진화를 포함하여 규명하기 위해.
• 일반화된 NFW 모형을 사용하여 어둠센 물질 밀도 프로파일의 내부 기울기(α)를 조사하기 위해.
• 은하단 내 복사성 질량 함량(M_b)에 따른 내부 허브 기울기의 의존성을 검토하기 위해.

제안 방법

• 적색편이 z = 0.01에서 1.4까지의 깊은 찬드라 X선 관측을 통한 129개의 뜨거운 은하단 분석.
• 수소역 평형과 질량 프로파일을 유도하기 위해 X선 표면 밀도 및 온도 프로파일 측정.
• 내부 기울기 α와 농도 c_200를 추출하기 위해 질량 프로파일을 일반화된 NFW 모형에 적합.
• 적색편이를 고려하여 최적의 NFW 파rameter에서 M_200와 c_200 유도.
• 피드백 효과 평가를 위해 α와 복사성 질량 함량 M_b 간의 상관관계 분석.
• 적색편이 의존성을 포함한 c_200–M_200 관계의 통계적 피팅: c ∝ M^a_vir / (1+z)^b.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하단에서 허브 농도 c_200와 비르발 질량 M_200 간의 스케일링 관계는 우주 시간에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ2 어둠센 물질 밀도 프로파일의 내부 기울기 α는 복사성 질량 함량 M_b와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 관측된 c_200–M_200 관계는 수치 시뮬레이션과 이전 관측 결과와 일치하는가?
• RQ4 복사성 피드백이 어둠센 물질 허브의 구조에 영향을 미치는가, 내부 기울기의 변화로 나타나는가?

주요 결과

• 적색편이 진화를 수반하는 밀도 높은 c_200 ∝ M_200^−0.56 관계가 확인되었으며, 68% 신뢰수준에서 a = −0.56 ± 0.15 및 b = 0.80 ± 0.25로 나타났다.
• 일반화된 NFW 모형을 사용하여 어둠센 물질 밀도 프로파일의 내부 기울기를 α = 0.94 ± 0.13로 측정하였다.
• 내부 기울기 α는 복사성 질량 함량 M_b가 증가함에 따라 감소하며, 이는 복사성 피드백이 허브 구조에 영향을 준다는 것을 시사한다.
• 관측된 c_200–M_200 관계는 수치 시뮬레이션과 이전 관측 연구와 양호한 일치를 보였다.
• 129개의 은하단 샘플은 적색편이 범위 z = 0.01–1.4에서 현재까지 가장 큰 질량 매개변수 데이터셋을 제공한다.