[論文レビュー] ICM cooling, AGN feedback and BCG properties of galaxy groups-Five properties where groups differ from clusters

V. Bharadwaj, T. H. Reiprich+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 93被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、チャンドラX線望遠鏡データを用いて26個の銀河団を分析し、団内媒体（ICM）の冷却、AGNフィードバック、BCGの性質が、銀河クラスタとどのように異なるかを比較した。主な差異は以下の通りである：団では冷却時間と電波放射度の間に相関が認められない、短い冷却時間にもかかわらずAGNの電波出力が低い、BCGの明るさと団質量・X線明るさとのスケーリング関係が弱い。これは、星形成が冷却ガスを中心ブラックホールの燃料供給から逸らしている可能性を示唆し、団がスケールダウンされたクラスタであるという考えに疑問を呈する。

ABSTRACT

Using Chandra data for a sample of 26 galaxy groups, we constrained the central cooling times (CCTs) of the ICM and classified the groups as strong cool-core (SCC), weak cool-core (WCC) and non-cool-core (NCC) based on their CCTs. The total radio luminosity of the brightest cluster galaxy (BCG) was obtained using radio catalog data and literature, which was compared to the CCT to understand the link between gas cooling and radio output. We determined K-band luminosities of the BCG with 2MASS data, and used it to constrain the masses of the SMBH, which were then compared to the radio output. We also tested for correlations between the BCG luminosity and the overall X-ray luminosity and mass of the group. The observed cool-core/non-cool-core fractions for groups are comparable to those of clusters. However, notable differences are seen. For clusters, all SCCs have a central temperature drop, but for groups, this is not the case as some SCCs have centrally rising temperature profiles. While for the cluster sample, all SCC clusters have a central radio source as opposed to only 45% of the NCCs, for the group sample, all NCC groups have a central radio source as opposed to 77% of the SCC groups. For clusters, there are indications of an anticorrelation trend between radio luminosity and CCT which is absent for the groups. Indications of a trend of radio luminosity with black hole mass observed in SCC clusters is absent for groups. The strong correlation observed between the BCG luminosity and the cluster X-ray luminosity/cluster mass weakens significantly for groups. We conclude that there are important differences between clusters and groups within the ICM cooling/AGN feedback paradigm.

研究の動機と目的

• 銀河団におけるICM冷却とAGNフィードバックがクラスタとどのように異なるかを調査すること。
• 銀河団における中心超大質量ブラックホールの燃料供給から冷却ガスを逸らす星形成の役割を検討すること。
• BCGの明るさと団の全般的な性質（X線明るさ、質量）とのスケーリング関係が、団の領域でも成り立つかを検証すること。
• 中心冷却時間（CCT）、BCGの電波明るさ、ブラックホール質量との関係を評価すること。
• 団がクラスタと同様に自己調整型AGNフィードバックのメカニズムに従うかどうかを検討すること。

提案手法

• チャンドラX線データを用いて中心冷却時間（CCT）を測定し、強力な冷却コア（SCC）、弱い冷却コア（WCC）、非冷却コア（NCC）にグループを分類した。
• 電波カタログおよび文献からBCGの全電波明る度を取得し、ICMの冷却時間と比較した。
• 2MASSデータを用いてBCGのKバンド明るさを測定し、スケーリング関係を適用して超大質量ブラックホールの質量を推定した。
• BCG明るさと団のX線明るさおよび質量（M500）との相関関係をテストし、クラスタのスケーリング関係と比較した。
• 温度プロファイルを分析して中心温度低下の有無を評価し、冷却時間と比較した。
• CCTの関数として中心電波源（CRS）を有するグループの割合を評価し、クラスタの傾向と対比した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河団では、ICMの冷却時間とAGNの電波明るさの間に、クラスタと同様の相関が見られるか？
• RQ2 クラスタと比較して、銀河団における中心電波源の有無は冷却コア状態とどのように関係するか？
• RQ3 クラスタと同様に、BCG明るさと団のX線明るさまたは質量との間に相関があるか？
• RQ4 なぜ一部の強力な冷却コアを持つ団では中心電波源が存在しないのか（クラスタとは逆に）？
• RQ5 BCGにおける星形成は、冷却ガスをどれほど中心ブラックホールの燃料供給から逸らしているのか？

主な発見

• 中心冷却時間 ≤1 Gyr のグループの23％では、中心温度低下が認められず、過去の再加熱や化石団の特徴を示している可能性がある。
• クラスタとは異なり、グループでは中心冷却時間と中心電波源の電波明るさとの間に相関が認められない。これは、異なるフィードバック機構が働くことを示唆する。
• 非冷却コアグループでは、中心電波源を欠く割合が45％にとどまるが、強力な冷却コアグループでは77％が中心電波源を有する。これはクラスタの傾向とは逆であり、すべてのSCCクラスタがCRSを有するのとは対照的である。
• SCCクラスタでは観測される電波明るさとブラックホール質量の相関は、グループでは確認されない。これは、グループ領域におけるAGNフィードバックが弱いことを示唆する。
• BCG明るさと団のX線明るさまたは質量との強い相関は、グループでは著しく弱まり、グループのBCGの多くがクラスタのスケーリング関係で予測される明るさよりも明るい。
• 著者らは、BCGにおける星形成が、冷却ガスの主要な消費源である可能性を示唆しており、これは短い冷却時間にもかかわらず電波明る度が低い理由を説明すると考えている。