[논문 리뷰] The large scale structure of the soft X-ray background. I: Clusters of galaxies

A. Sołtan, G. Hasinger외 3명|arXiv (Cornell University)|1995. 11. 02.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 ROSAT 전체천구조사 데이터를 이용하여 연한 X선 배경의 대규모 구조를 조사하며, 6도 이내의 스케일에서 Abell 은하군과 X선 방출 간에 유의미한 각도 상관관계를 발견한다. 연구는 은하군이 확산된 낮은 표면 밝기의 X선 허브와 연관되어 있으며, 1도 이상의 스케일에서 X선 배경 변동의 약 30% 기여를 한다고 결론내리며, 평균 확산원천의 빛의 세기는 약 ~2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹이고 특징적인 반경은 10 h⁻¹ Mpc이다.

ABSTRACT

Large-scale fluctuations of the X-ray background are investigated using the ROSAT All-Sky Survey. The autocorrelation function of the extragalactic background at 1 keV is determined at separations 0.1 - 40 deg. We detect a significant signal for separations < 6 deg, which is larger than previous upper limits. We analyse the cross-correlation between the angular positions of Abell clusters of galaxies and the intensity of the X-ray background. The cross-correlation extends to several degrees for clusters of distance class .leq. 4. We conclude that Abell clusters are associated with extended, low surface brightness X-ray haloes. The mean luminosity of the diffuse sources in the 0.5-2.0 keV band is equal to approx 2.5 * 10^{43} h^{-2} erg s^{-1} and their characteristic radius a = 10 h^{-1} Mpc (H_0 = 100 h km s^{-1} Mpc^{-1}). It is shown that the higher density of normal galaxies and AGNs around clusters cannot be responsible for the increased X-ray emission. This is because it would produce a signal in the autocorrelation function measurable by the Ginga LAC experiment. Apparent extended emission could be produced either by a number of discrete sources associated with groups of galaxies concentrated around rich clusters or by a hot diffuse gas. It is shown that sources associated with Abell clusters account for approx. 30 % of the X-ray background fluctuations on scales above 1 deg.

연구 동기 및 목표

• 은하군과 연한 X선 배경 간의 대규모 각도 상관관계를 조사하기 위해.
• 관측된 X선 방출이 은하군과 연관된 확산 핫 가스인지 또는 이산 소스인지 판단하기 위해.
• 은하군과 연관된 소스들이 소프트 X선 배경의 전체 변동에 기여하는 정도를 정량화하기 위해.
• 은하군 주변에서 정상 은하 또는 AGN의 밀도가 높아서 발생하는 다른 설명 가능성을 배제하기 위해.

제안 방법

• ROSAT 전체천구조사 데이터를 분석하여 0.1에서 40도의 간격에서 1 keV에서의 간성외 X선 배경의 자기상관함수를 측정함.
• Abell 은하군 위치와 X선 배경 세기 간의 교차상관관계를 통해 각도 클러스터링 신호를 탐지함.
• 특히 거리 등급 ≤ 4인 은하군에 대해 상관관계의 유의미성을 평가하기 위해 통계 기법을 사용함.
• Ginga LAC 실험의 한계와 비교하여 정상 은하와 AGN에서 기인할 수 있는 자가상관 신호 예측값을 평가하여 이러한 소스들이 신호 기원이 될 수 없음을 배제함.
• 특징 반경 10 h⁻¹ Mpc, 빛의 세기 약 ~2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹인 확산 X선 방출을 모델링함.
• 1도 이상의 스케일에서 은하군과 연관된 소스들이 기여하는 X선 배경 변동의 비율을 추정함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Abell 은하군과 소프트 X선 배경 간의 각도 상관관계 스케일은 무엇인가?
• RQ2 관측된 X선 방출은 은하군 환경 내 정상 은하와 AGN의 병합 방출로 설명될 수 있는가?
• RQ3 소프트 X선 배경의 대규모 변동 중 은하군과 연관된 소스가 기여하는 비율은 얼마인가?
• RQ4 관측된 X선 방출은 확산 핫 플라즈마 허브인지 또는 은하군 주변의 이산 소스인지 일치하는가?
• RQ5 은하군과 연관된 X선 소스의 빛의 세기와 공간적 확장은 알려진 소스 집단의 기대치와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 6도 이내의 간격에서 Abell 은하군과 소프트 X선 배경 간에 유의미한 각도 상관관계 신호가 탐지됨.
• 거리 등급 ≤ 4인 은하군에 대해 은하군 위치와 X선 세기 간의 교차상관관계가 몇 도까지 연장됨.
• 0.5–2.0 keV 대역에서 은하군과 연관된 확산 X선 소스의 평균 빛의 세기는 약 2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹임.
• X선 방출의 특징 반경은 10 h⁻¹ Mpc로 추정되며, 은하군 주변의 확장된 허브와 일치함.
• Abell 은하군과 연관된 소스들은 1도 이상의 각도 스케일에서 X선 배경 변동의 약 30% 기여함.
• 은하군 주변에서 정상 은하 또는 AGN의 밀도가 높아서 발생하는 증가된 X선 방출은 설명할 수 없으며, 이러한 신호는 Ginga LAC 실험에서 이미 탐지되었을 것이므로 배제됨.