[논문 리뷰] The REFLEX galaxy cluster survey. VIII. Spectroscopic observations and optical atlas

L. Guzzo, P. Schuecker외 9명|arXiv (Cornell University)|2009. 07. 31.

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한 줄 요약

이 논문은 ESO 망원경을 사용하여 REFLEX X선 은하단 목록의 최종 분광학적 적색편이 조사 결과를 제시한다. 192개의 은하단에서 1,406개의 새로운 은하 적색편이를 확보하여 중앙 적색편이 0.08, 적색편이 정확도 약 100 km s⁻¹를 달성하였다. 주요 기여는 광학/항성 X선 겹침이 있는 통계적으로 완전하고 밝기 한계에 따라 선별된 447개의 은하단 샘플과 종합적인 적색편이 데이터베이스를 확보한 것으로, 은하단 광도함수와 대규모 구조 분석을 통한 정밀한 천체론 테스트를 가능하게 한다.

ABSTRACT

We present the final data from the spectroscopic survey of the ROSAT-ESO Flux-Limited X-ray (REFLEX) catalog of galaxy clusters. The REFLEX survey covers 4.24 steradians (34% of the entire sky) below a declination of 2.5 deg and at high Galactic latitude (|b| > 20 deg). The REFLEX catalog includes 447 entries with a median redshift of 0.08 and is better than 90% complete to a limiting flux fx = 3x10^{-12} erg s^{-1} cm^{-2} (0.1 to 2.4 keV), representing the largest statistically homogeneous sample of clusters drawn from the ROSAT All-Sky Survey (RASS) to date. Here we describe the details of the spectroscopic observations carried out at the ESO 1.5 m, 2.2 m, and 3.6 m telescopes, as well as the data reduction and redshift measurement techniques. The spectra typically cover the wavelength range 3600-7500 A at a FWHM resolution of ~14 A, and the measured redshifts have a total rms error of ~100 km s^{-1}. In total we present 1406 new galaxy redshifts in 192 clusters, most of which previously did not have any redshift measured. Finally, the luminosity/redshift distributions of the cluster sample and a comparison to the no-evolution expectations from the cluster X-ray luminosity function are presented.

연구 동기 및 목표

• REFLEX 조사에서 선별된 X선 은하단의 은하에 대한 분광학적 적색편이를 확보하여 은하단 소속성과 역학 모델링을 향상시키기 위해.
• 고도의 은하간 적색편이 완전성과 고은하적 위도를 확보한 34% 천구를 커버하는 통계적으로 완전하고 밝기 한계에 따라 선별된 은하단 샘플을 제작하기 위해.
• X선 광도함수(XLF)를 측정하고 관측된 은하단 분포를 무진화 모델과 비교함으로써 정밀한 천체론 테스트를 가능하게 하기 위해.
• 모든 447개 은하단에 대해 적색편이, 발견도표, X선/광학 겹침을 포함한 공개 가능한 광학 아틀라스를 제공하기 위해.

제안 방법

• 분광학적 관측은 라 실리아 소재 ESO 1.5m, 2.2m, 3.6m 망원경의 FOC, B&C 및 기타 기구를 사용하여 수행되었다.
• 파장 범위는 3600–8000 Å이며, 이중 픽셀 해상도 약 14 Å로, 신뢰할 수 있는 적색편이 측정이 가능하다.
• 주로 템플릿 스펙트럼과의 교차상관을 통해 적색편이를 결정하였으며, 내부 및 외부 오차 검증을 통해 정확도를 확인하였다.
• 모든 망원경과 기구에 동일한 데이터 처리 및 적색편이 측정 파이프라인을 적용하여 통일성을 확보하였다.
• 모든 은하단에 대해 광학/X선 겹침도 및 발견도표를 제작하여 X선 위치와 광학 은하 분포를 통합하였다.
• 전체 적색편이 표와 데이터 제품은 CDS 및 REFLEX 웹사이트(http://www.brera.inaf.it/REFLEX)를 통해 공개 가능하다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 REFLEX 조사에 포함된 447개의 X선 선별 은하단의 적색편이 분포는 어떻게 되며, 적색편이 커버리지 측면에서 얼마나 완전한가?
• RQ2 ESO 망원경에서 다중 객체 및 단일 슬릿 분광학을 사용할 경우, 이 은하단의 은하 적색편이 측정 정확도는 어느 정도인가?
• RQ3 관측된 REFLEX 은하단의 X선 광도함수는 무진화 모델 예측과 어느 정도 일치하는가?
• RQ4 REFLEX 은하단의 대규모 공간 분포는 약 100 h⁻¹ Mpc 척도에서 어떻게 구성되어 있으며, 우주 구조를 어떻게 반영하는가?
• RQ5 각 적색편이에서 관측 가능한 최대 X선 광도는 무엇이며, 이는 XLF의 지수 꼬리와 어떻게 관련되는가?

주요 결과

• REFLEX 조사는 중앙 적색편이 0.08인 447개의 은하단을 포함하며, 0.1–2.4 keV 밴드에서 3×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻²의 밝기 한계에 대해 >90%의 완전성을 확보하였다.
• 192개의 은하단에서 총 1,406개의 새로운 은하 적색편이를 측정하였으며, 대부분 이전에 적색편이 정보가 없었던 은하단이었다.
• 적색편이 정확도는 일반적으로 약 100 km s⁻¹이며, 고신호대비잡음비 스펙트럼의 경우 내부 오차가 50 km s⁻¹까지 낮아질 수 있었다.
• 관측된 X선 광도함수는 고적색편이에서 날카로운 상한선을 보이며, XLF의 통합으로 유도된 이론적 최대 광도 LMAX(z)와 일치하였다.
• z < 0.2 범위 내 은하단의 대규모 분포는 상당한 구조를 보이며, 약 100 h⁻¹ Mpc 척도에서 은하단 집합체가 존재한다.
• L_X–z 관계의 상한선은 XLF에서 유도된 이론적 LMAX(z) 곡선과 일치하며, 대규모 밀도 변동으로 인한 변동성이 존재한다.