[论文解读] Diffuse stellar emission in X-ray luminous galaxy clusters at z~0.3 I. Is the diffuse optical light boosted and rejuvenated in merging clusters?

D. Pierini, S. Zibetti+5 more|ArXiv.org|Apr 2, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用 22

一句话总结

本研究利用宽场B和R波段成像，调查了红移z ~ 0.3处三个X射线明亮星系团中最大光度星系（BCG）周围的弥散星等发射。研究发现，在类似RXJ 0014.3–3022的并合星系团中，弥散光显著比BCG更蓝，表明其星族更年轻或金属丰度更低，可能源于星系并合期间从星形成、低金属丰度矮星系中被潮汐剥离的星族；而在宁静星系团中，弥散光与BCG的红色、古老星族一致。

ABSTRACT

[Abridged] We searched for diffuse stellar emission around BCGs in three of the most X-ray luminous clusters found at z~0.3 in the REFLEX cluster survey and observed with XMM-Newton. These systems (RXCJ0014.3-3022, RXCJ0232.2-4420, and RXCJ2308.3-0211) are in different dynamical states, as witnessed by their X-ray morphology and optical appearence (e.g. multiplicity of BCGs). [Abridged] Diffuse stellar emission is robustly detected down to a surface brightness of 26 R-mag/arcsec^2 (observed frame) around a total of seven BCGs, extending up to galactocentric distances of ~100 kpc. In particular, it surrounds a pair of BCGs in RXCJ0232.2-4420, while it bridges two BCGs associated with the minor subcomponent of the merging cluster RXCJ0014.3-3022. The diffuse light detected at the greatest distances from the BCGs of the rather regular clusters RXCJ0232.2-4420 and RXCJ2308.3-0211 follows the ICM distribution. Its B-R colour is consistent with the colours measured within the BCG effective radii. The diffuse light around the two pairs of BCGs in RXCJ0014.3-3022 exhibits bluer colours than the BCG central regions by up to 0.5 mag. If the contribution of the intracluster light (ICL) to the detected diffuse light around BCGs is not negligible, ICL and BCGs have similar stellar populations in relatively relaxed clusters. Merging on a cluster scale eventually adds gravitational stresses to BCGs and other galaxies in subcluster cores. This event may affect the properties of the diffuse stellar emission around BCGs. Shredding of star-forming, low-metallicity dwarf galaxies is favoured as the cause of the bluer B-R colours of the diffuse stellar component around the two pairs of BCGs in the merging cluster RXCJ0014.3-3022.

研究动机与目标

• 调查z ~ 0.3处X射线明亮星系团中BCG周围弥散星等发射的起源与性质。
• 确定星系团的动力学状态——特别是并合活动——是否影响星系间光（ICL）的颜色与分布。
• 评估ICL与BCG是否具有相似的星族，或ICL在动力学活跃环境中是否具有不同起源。
• 检验观测到的弥散光颜色差异是否与星系并合期间金属丰度低、正在形成恒星的矮星系被潮汐剥离一致。
• 量化ICL在大半径范围（高达~100 h₇₀⁻¹ kpc）对总光学光的贡献，并与不同动力学状态下的BCG光进行比较。

提出的方法

• 从REFLEX巡天中获取三个X射线明亮星系团（RXJ 0014.3–3022、RXJ 0232.2–4420、RXJ 2308.3–0211）的中等深度、宽场B和R波段成像。
• 测量了在观测框架下达到26 R-mag arcsec⁻²的弥散星等发射的表面亮度、空间范围及B–R颜色。
• 利用X射线形态和光学外观（如BCG的多重性）对每个星系团的动力学状态进行分类：宁静或并合。
• 将弥散光的空间分布与X射线发射的星系间介质（ICM）进行比较，以评估其对齐情况及引力牵引的可能性。
• 使用星族合成模型（Bruzual & Charlot 2003）对观测到的B–R颜色进行建模，以推断星族的年龄与金属丰度。
• 利用Zibetti等（2005）的堆叠星系团数据统计结果，评估ICL对大半径处总光学发射的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z ~ 0.3的X射线明亮星系团中，BCG周围弥散星等光在宁静星系团中是否与BCG颜色一致？
• RQ2 与宁静星系团相比，并合星系团中弥散星等光的颜色有何不同，这对其中星族意味着什么？
• RQ3 在类似RXJ 0014.3–3022的并合星系团中，弥散光是否与年轻或低金属丰度星族一致，其形成机制可能是什么？
• RQ4 星系间光（ICL）在大半径范围（高达~100 h₇₀⁻¹ kpc）对弥散发射的贡献有多大，其大小如何随星系团动力学状态变化？
• RQ5 能否用在星系并合期间从星形成、低金属丰度矮星系中被潮汐剥离来解释RXJ 0014.3–3022中观测到的更蓝的弥散光颜色？

主要发现

• 在z ~ 0.3处三个X射线明亮星系团中七颗BCG周围，弥散星等发射被稳健检测到，其延伸范围可达~100 h₇₀⁻¹ kpc，探测深度达26 R-mag arcsec⁻²。
• 在宁静星系团RXJ 0232.2–4420和RXJ 2308.3–0211中，弥散光与X射线ICM分布一致，且其B–R颜色与BCG一致，表明其星族与BCG相似，为古老、高金属丰度星族。
• 在并合星系团RXJ 0014.3–3022中，两对BCG周围的弥散光在B–R颜色上比BCG中心区域显著更蓝，最大差异达0.5 mag。
• RXJ 0014.3–3022中弥散光的更蓝颜色最可能由更年轻或更低金属丰度的星族解释，这些星族可能源于星系并合期间从星形成、低金属丰度矮星系中被潮汐剥离。
• 观测到的颜色差异无法仅用BCG解释，表明ICL具有多组分起源，尤其在动力学活跃星系团中更为明显。
• 在宁静星系团中，ICL约占~100 h₇₀⁻¹ kpc处总光学光的30–40%，且在更大半径处比例下降，与先前的统计研究一致。