[論文レビュー] FUSE Limits on FUV Emission from Warm Gas in Clusters of Galaxies

W. V. Dixon, S. Sallmen+2 more|ArXiv.org|Feb 6, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 29被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、コンス銀河団およびバービオ銀河団のFUSE観測を用いて、1032 Åおよび1038 Åの遠紫外（FUV）O VI線放出を探索した。これは、温かい（5–10×10⁵ K）団内ガスの存在を示すものである。合計28.6 ksec（コンス）および10.9 ksec（バービオ）の深紫外積分にもかかわらず、有意なO VI線放出は検出されず、光度に対する2-σ上限は、これまでに報告された温かいガスモデルがすべて排除される。

ABSTRACT

We have obtained FUV spectra of two clusters of galaxies with FUSE, the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer. The Coma cluster was observed for a total of 28.6 ksec, the Virgo cluster for 10.9 ksec. Neither spectrum shows significant O VI (1032, 1038 A) emission at the cluster redshift. Such emission would be expected from the warm [(5-10) x 10^5 K] component of the intracluster medium that has been proposed to explain the excess EUV and SXR flux present in EUVE and ROSAT observations of these clusters. Our 2-sigma upper limits on the O VI 1032 A flux from Coma and Virgo exclude all published warm-gas models of the EUV excess in these clusters.

研究の動機と目的

• 銀河団における観測されたEUV過剰が、温かい（5–10×10⁵ K）団内ガスがO VI FUV共鳴線で放射するものであるという仮説を検証すること。
• コンスやバービオのような銀河団における軟X線およびEUV過剰の起源に関する論争を解消すること、特にそれが冷却を伴う低温で放射冷却する成分に起因するかどうか。
• 高感度FUSE FUV分光法を用いて、冷却過程で約10⁵ Kに達する際、団内媒体（ICM）の温かい状態からのO VI λ1032,1038線放出を検出すること。
• O VI線の光度に対する堅牢な上限を設定することで、ICMにおける温かいガスの放射積分を制約し、EUV過剰を説明する既存の理論的モデルを検証すること。

提案手法

• LWRSアパーチャー（30″ × 30″）を用いて、コンスおよびバービオ銀河団のFUSE FUVスペクトルを取得し、それぞれ28.6 ksecおよび10.9 ksecの合計露出時間を得た。
• パイプラインアーチファクトを避けるために手動によるデータ還元を実施し、低および高パルス高さイベント（4–15任意単位）および検出器欠陥を除外したが、背景を自由パラメータとして保持した。
• 微弱な拡散放射の信号対ノイズ比を向上させるために、コンスデータを8ドットピクセル（約15.5 km s⁻¹）ごとに、バービオデータを16ピクセルごとにビニングした。
• 拡散放射に対するスペクトル応答をモデル化する際、トップハット線幅（約106 km s⁻¹ FWHM）を用い、有限な源サイズを考慮した。
• 理論的モデルに基づくフラックスキャリブレーションを実施し、標準の減光カーブを用いて銀河系減光を補正した。
• 観測されたO VIフラックス上限を、出版済みのICM温かいガスモデルが予測する放射と比較し、LWRSスリット面積にスケーリングした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コンスおよびバービオ銀河団の団内媒体は、約10⁵ Kの温かいガスが予想されるO VI FUV共鳴線（1032 Åおよび1038 Å）を検出可能な程度に放出するか？
• RQ2 これらの銀河団における観測されたEUV過剰は、5–10×10⁵ Kの温度領域に位置するICMの熱的成分によるものであり得るか、これは以前に提案されたものと一致するか？
• RQ3 コンスおよびバービオ銀河団におけるO VI放射積分の上限は何か？ そして、それらは温かいガスの存在をどのように制約するか？
• RQ4 FUSE観測は、これらの銀河団におけるEUV過剰を説明する既存の出版済みの温かいICMモデルを除外するか？

主な発見

• コンスおよびバービオ銀河団のFUSEスペクトルにおいて、それぞれの赤方偏移での有意なO VI λ1032,1038線放出は検出されなかった。
• コンスのO VI λ1032線に対する2-σ上限は1.5×10⁻⁴ photons cm⁻² s⁻¹、バービオでは3.8×10⁻³ photons cm⁻² s⁻¹であった。
• これらのフラックス上限は、コンスおよびバービオにおけるEUV過剰を説明するすべての出版済みの温かいガスモデルを除外した。これには、Lieuら（1996a,b）およびBonamenteら（2000, 2001）のモデルが含まれる。
• コンスの放射積分（EI）に対する3-σ上限は4.2×10⁶³ cm⁻³、バービオでは9.35×10⁶¹ cm⁻³であり、2-σ上限はすべてのモデルを除外した。
• Lieuら（1996a）のコンスモデル（T=5.8×10⁵ K、EI=4.2×10⁶³ cm⁻³）は3-σ上限のわずか下に位置するが、2-σで除外され、有意な温かいガス成分は存在しないことを示した。
• Bonamenteら（2001）のバービオモデル（T=9.2×10⁵ K、EI=4.72×10⁶¹ cm⁻³）も、10⁶ Kの閾値よりも低い温度であるにもかかわらず、2-σレベルで除外された。これは、O VI線放出が10⁶ Kで急激に減少するという予測と整合する。