[논문 리뷰] Unveiling hidden structures in the Coma cluster

A. Biviano, F. Durret외 5명|arXiv (Cornell University)|1995. 12. 18.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 Coma 은하단의 613개의 은하 적색편이를 X선(ROSAT) 및 적외선 데이터에 대해 웨이블릿과 적응형 커널 기법을 사용하여 분석하여, 밝은 은하들이 별개의 하위구조를 이루는 동안 희미한 은하들이 주요 은하단의 구조를 따라가며 두 주요 은하 사이에 중심 피크를 형성하는 것으로 나타났다. 결과는 그룹의 지속적인 가속을 시사하며, 속도 기울기가 회전이 아닌 tidal 상호작용을 나타낸다.

ABSTRACT

We have assembled a large data-set of 613 galaxy redshifts in the Coma cluster, the largest presently available for a cluster of galaxies. We have defined a sample of cluster members complete to b$_{26.5}=20.0$, using a membership criterion based on the galaxy velocity, when available, or on the galaxy magnitude and colour, otherwise. Such a data set allows us to define nearly complete samples within a region of 1~\Mpc\ radius, with a sufficient number of galaxies per sample to make statistical analyses possible. Using this sample and the {\em ROSAT} PSPC X--ray image of the cluster, we have re-analyzed the structure and kinematics of Coma, by applying the wavelet and adaptive kernel techniques. A striking coincidence of features is found in the distributions of galaxies and hot intracluster gas. The two central dominant galaxies, NGC4874 and NGC4889, are surrounded by two galaxy groups, mostly populated with galaxies brighter than b$_{26.5}=17$ and well separated in velocity space. On the contrary, the fainter galaxies tend to form a single smooth structure with a central peak coinciding in position with a secondary peak detected in X--rays, and located between the two dominant galaxies; we suggest to identify this structure with the main body of the Coma cluster. A continuous velocity gradient is found in the central distribution of these faint galaxies, a probable signature of tidal interactions rather than rotation. There is evidence for a bound population of bright galaxies around other brightest cluster members. Altogether, the Coma cluster structure seems to be better traced by the faint galaxy population, the bright galaxies being located in subclusters. We discuss this evidence in terms of an ongoing accretion of groups onto the cluster.

연구 동기 및 목표

• 대규모이고 거의 완전한 은하 적색편이 샘플을 사용하여 Coma 은하단의 3차원적 구조와 운동학을 매핑하기 위해.
• 광학 및 X선 데이터에 대한 통계 기법을 사용하여 숨겨진 하위구조와 주요 은하 집단을 식별하기 위해.
• 희미한 은하와 밝은 은하의 분포가 진정한 은하단 중심과 지속적인 가속 과정을 드러내는지 확인하기 위해.
• 희미한 은하의 중심 속도 기울기가 회전이 아닌 타이달 상호작용을 나타낸다는 가설을 시험하기 위해.
• ROSAT X선 관측으로 추적된 뜨거운 은하간 가스와 은하의 공간적 및 운동학적 분포를 비교하기 위해.

제안 방법

• 613개의 은하 적색편이 샘플을 편성하였으며, 속도, 등급, 색상 기반으로 구성원 여부를 할당하여 b_{26.5} = 20.0까지 완전성을 확보하였다.
• 은하의 공간적 및 운동학적 분포에서 구조를 탐지하기 위해 웨이블릿 및 적응형 커널 기법을 적용하였다.
• 뜨거운 은하간 가스의 공간적 분포와 은하 구조를 비교하기 위해 ROSAT PSPC X선 이미지를 사용하였다.
• 특히 두 주요 은하인 NGC4874와 NGC4889 주변에서 별개의 군집을 식별하기 위해 속도 공간 분리 기법을 사용하였다.
• 신뢰할 수 있는 구조 탐지에 필요한 밀도를 확보하기 위해 1 Mpc 반경 내의 은하 샘플에 대해 통계 분석을 수행하였다.
• 희미한 은하에서 중심 피크를 확인하였으며, 이는 두 주요 은하 사이에 있는 제2의 X선 피크와 일치하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 희미한 은하와 밝은 은하에 의해 따라지는 Coma 은하단의 진정한 중심은 어디인가요?
• RQ2 희미한 은하의 공간적 및 운동학적 분포는 뜨거운 은하간 가스 분포와 일치합니까?
• RQ3 희미한 은하 집단의 중심에서 관측된 속도 기울기는 회전 때문인가요, 아니면 타이달 상호작용 때문인가요?
• RQ4 은하단의 밝은 은하들은 단일한 유기적인 구조의 일부이거나 하위구조로 나뉘어 있습니까?
• RQ5 Coma 은하단으로의 은하군의 지속적인 가속에 대한 증거는 무엇입니까?

주요 결과

• 희미한 은하의 중심 분포는 두 주요 은하 사이에 위치한 단일이고 부드러운 피크를 보이며, ROSAT 데이터의 제2의 X선 피크와 일치한다.
• 밝은 은하들(b_{26.5} < 17)은 NGC4874와 NGC4889를 중심으로 하며, 속도 공간에서 잘 분리된 두 개의 별개의 하위구조를 이룬다.
• 희미한 은하 집단에서 연속적인 속도 기울기가 감지되었으며, 이는 회전 운동이 아닌 타이달 상호작용을 나타낸다.
• 희미한 은하 집단은 Coma 은하단의 주요 몸체를 따라가며, 밝은 은하들은 하위구조에 위치하고 있어 은하단이 여전히 군집의 가속을 겪고 있음을 시사한다.
• 희미한 은하 피크와 제2의 X선 피크 사이의 공간적 일치는 이 영역이 은하단의 주요 중력 퍼텐셜 웰임을 지지한다.
• 다른 최대 밝기 은하단 성원 주변에 결속된 밝은 은하 집단의 존재가 발견되어 여러 하위구조가 있음을 시사한다.