[论文解读] The 2XMMi/SDSS Galaxy Cluster Survey I. The first cluster sample and X-ray luminosity-temperature relation

A. Takey, A. Schwope+1 more|Sep 8, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 43被引用 26

一句话总结

本论文报告了来自2XMMi/SDSS星系团巡天的首个175个X射线星系团样本，通过将XMM-Newton意外源与SDSS光学星系团星表进行交叉匹配而选出。利用自动化的X射线数据处理与谱线拟合，研究推导出X射线温度、亮度及物理参数（L500、M500、R500），将X射线L-T关系延伸至较低亮度与温度范围，其斜率与以往高亮度样本一致。

ABSTRACT

We present a catalogue of X-ray selected galaxy clusters and groups as a first release of the 2XMMi/SDSS Galaxy Cluster Survey. The survey is a search for galaxy clusters detected serendipitously in observations with XMM-Newton in the footprint of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). The main aims of the survey are to identify new X-ray galaxy clusters, investigate their X-ray scaling relations, identify distant cluster candidates and study the correlation of the X-ray and optical properties. In this paper we describe the basic strategy to identify and characterize the X-ray cluster candidates that currently comprise 1180 objects selected from the second XMM-Newton serendipitous source catalogue (2XMMi-DR3). Cross-correlation of the initial catalogue with recently published optically selected SDSS galaxy cluster catalogues yields photometric redshifts for 275 objects. Of these, 182 clusters have at least one member with a spectroscopic redshift from existing public data (SDSS-DR8). Here we present the X-ray properties of the first cluster sample which comprises 175 clusters, among which 139 objects are new X-ray discoveries while the others were previously known as X-ray sources. The first cluster sample from the survey covers a wide range of redshifts from 0.09 to 0.61, bolometric luminosities L_500 = 1.9 x 10^42 - 1.2 x 10^45 erg/s, and masses M_500 = 2.3 x 10^13 - 4.9 x 10^14 Msun. We extend the relation between the X-ray bolometric luminosity L_500 and the X-ray temperature towards significantly lower T and L and still find that the slope of the linear L-T relation is consistent with values published for high luminosities.

研究动机与目标

• 通过将XMM-Newton意外源与SDSS光学星系团星表交叉匹配，识别新的X射线选中的星系团。
• 利用XMM-Newton数据的自动化谱线拟合，表征确认星系团的X射线性质（温度、亮度、通量）。
• 将X射线全波段亮度-温度（L-T）关系延伸至更低亮度与温度范围，验证其在新的低L/T区域的斜率。
• 通过识别超出SDSS极限的遥远星系团候选体，改进X射线关系，并为未来eROSITA星系团巡天做准备。
• 对275个光学匹配星系团的X射线与光学性质进行关联，包括光谱红移与测光红移。

提出的方法

• 在1角分半径内，将2XMMi-DR3星表中的1180个X射线星系团候选体与四个已发表的基于SDSS的光学星系团星表进行交叉匹配。
• 对XMM-Newton X射线观测数据进行自动化重新处理，以确定最优源提取半径，并生成源和背景谱。
• 对确认的星系团进行谱线拟合，以推导X射线温度、通量（0.5–2 keV）和亮度，误差控制在50%以内的相对不确定度内。
• 利用迭代程序结合已建立的标度关系，估算物理参数：R500、L500（全波段亮度）和M500（500 kpc半径内的总质量）。
• 从SDSS-DR8数据中提取275个星系团的测光红移，以及182个星系团（包括120个BCG）的光谱红移。
• 利用推导出的L500与温度值，在红移范围0.09–0.61内验证X射线L-T关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 在大样本X射线选中的星系团中，低亮度与低温下的X射线L-T关系的适用范围与可靠性如何？
• RQ2 通过将XMM-Newton意外源与SDSS光学数据交叉匹配，可发现多少新的X射线星系团？
• RQ3 星系团的X射线与光学性质在多大程度上相关，特别是X射线与光学中心之间的红移与空间偏移？
• RQ4 自动化X射线数据处理与谱线拟合能否可靠地为大规模星系团样本生成一致且准确的X射线参数？
• RQ5 2XMMi-DR3中X射线星系团候选体中，有多少比例被确认为z > 0.6的遥远星系团？其性质与已知星系团相比如何？

主要发现

• 本样本包含175个X射线星系团，其中139个为X射线新发现，红移范围为0.09至0.61。
• 全波段亮度（L500）范围为1.9×10^42至1.2×10^45 erg s⁻¹，质量（M500）范围为2.3×10^13至4.9×10^14 M⊙。
• X射线L-T关系被成功延伸至更低亮度与温度范围，其斜率与REXCESS样本及以往高亮度研究一致。
• 为275个星系团获得了测光红移，182个星系团（包括120个BCG）的光谱红移已确认。
• 确认样本中80%（140个星系团）为新的X射线探测结果，其余35个星系团此前已在ROSAT、Chandra或XMM-Newton巡天中被识别。
• 自动化X射线数据处理流程成功为175个星系团推导出可靠的X射线参数（T、F、L），相对误差低于50%，支持了稳健的标度关系分析。