[論文レビュー] Multiwavelength Mass Comparisons of the z~0.3 CNOC Cluster Sample

A. K. Hicks, E. Ellingson+2 more|ArXiv.org|Sep 12, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、Chandra X線および光学データを用いて、z ~ 0.3 の14個のCNOC銀河団について、X線、動力学的、弱引力レンズ、光学的豊度による質量推定値を比較した。X線質量と動力学的質量の間には優れた一致が見られ（M_dyn/M_X-ray = 0.97 ± 0.05）、X線質量とレンズ質量の間にも同様に良好な一致が確認された（M_lens/M_X-ray = 0.99 ± 0.07）。温度-豊度関係の散乱は40%であり、光学的豊度が系統的バイアスが少なく、信頼できる質量プロキシとして有効であることを示している。

ABSTRACT

Results are presented from a detailed analysis of optical and X-ray observations of moderate-redshift galaxy clusters from the Canadian Network for Observational Cosmology (CNOC) subsample of the EMSS. The combination of extensive optical and deep X-ray observations of these clusters make them ideal candidates for multiwavelength mass comparison studies. X-ray surface brightness profiles of 14 clusters with 0.17

研究の動機と目的

• 高赤方偏移銀河団のための堅牢で効率的な質量推定器としての光学的豊度のキャリブレーションを目的とする。
• 中程度の赤方偏移領域におけるX線、動力学的、および弱引力レンズ質量推定値の間の系統的バイアスの有無を検証すること。
• z ~ 0.3 のクラスタにおけるX線スケーリング関係（L_X–T_X、M–T_X）が自己相似モデルの予測からどれほど逸脱しているかを調査すること。
• クラスタの部分構造やクールコアが、さまざまな質量推定手法の信頼性にどの程度影響を及えるかを検討すること。
• Ω_m および σ_8 を制約するための、多波長クラスタ質量比較の宇宙論的有用性を評価すること。

提案手法

• Chandra観測から得られたX線表面輝度プロファイルを、単一および二重βモデルでフィットして、ガス密度および温度プロファイルを導出する。
• 60–200 kpcの領域で空間的に解像された温度解析を実施し、クラスタコア内の温度勾配を検出する。
• R_2500内での統合スペクトルを抽出し、X線温度、金属不純物濃度、および全放射輝度を測定する。
• R_2500およびR_200内において、静水的平衡および球対称性の仮定の下で、ガス質量および全質量を導出する。
• R_200まで延びるクラスタ銀河の光学的ドレープ速度分散から、動力学的質量を計算する。
• 500 h_100^{-1} kpc以内の7つのクラスタについて、投影質量推定値を用いて弱引力レンズ質量とX線質量を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ~ 0.3 のクラスタにおいて、X線質量推定値と動力学的質量推定値の間に系統的バイアスは存在するか？
• RQ2 同じクラスタ群において、弱引力レンズ質量推定値はX線質量とどの程度一致するか？
• RQ3 光学的豊度（B_gc,red）は、X線から導かれたクラスタ質量および温度とどの程度相関するか？
• RQ4 z ~ 0.3 におけるX線スケーリング関係（L_X–T_XおよびM–T_X）は、自己相似モデルの予測から逸脱しているか？
• RQ5 部分構造およびクールコアは、さまざまな質量推定手法の信頼性にどのように影響を及えるか？

主な発見

• R_200内での動力学的質量とX線質量の平均比は 0.97 ± 0.05 であり、両手法間に顕著な系統的バイアスがないことを示している。
• 500 h_100^{-1} kpc内での弱引力レンズ質量とX線質量の平均比は 0.99 ± 0.07 であり、X線質量と優れた一致を示している。
• R_200内でのX線ガス質量分率は f_gas(R_200) = 0.136 ± 0.004 h_70^{-3/2} であり、Ω_m = 0.28 ± 0.01（形式的誤差）を導いた。
• L_X–T_X スケーリング関係の勾配は 2.4 ± 0.2 であり、自己相似モデルの予測よりも急で、やや負の進化を示唆している。
• M_2500–T_X 関係の勾配は 1.7 ± 0.1 であり、これも自己相似モデルよりも急で、非重力的物理の影響と整合的である。
• 光学的豊度（B_gc,red）はX線温度（40%の散乱）と最も強く相関し、質量（70%の散乱）と中程度に相関し、X線輝度（200%の散乱）とは弱く相関している。