[논문 리뷰] The ESO Nearby Abell Cluster Survey. II. The Distribution of Velocity Dispersions of Rich Galaxy Clusters

A. Mazure, P. Katgert외 2명|arXiv (Cornell University)|1995. 11. 13.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 ESO Nearby Abell Cluster Survey (ENACS)의 128개의 풍부한 은하단에서 얻은 6,634개의 적색이동 자료를 바탕으로, 전경 및 배경 은하를 제거한 후 물리적으로 타당한 은하단 분산 속도를 유도하여 속도 분산 분포를 분석한다. 그 결과, 800 km/s 이상에서 관측된 속도 분산 분포는 편향이 없으며 X선 온도 분포와 매우 밀접하게 일치함을 확인하여, 두 측정값이 동일한 기초적인 은하단 성질을 반영하고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Summary - By combining the 5634 redshifts from the ESO Nearby Abell Cluster Survey (the ENACS) with another 1000 redshifts from the literature we are able to study the distribution of velocity dispersions for a volume-limited sample of 128 $R_{ m ACO} \geq 1$ clusters, out to a redshift $z=0.1$, in a solid angle of 2.55 sr centered on the South Galactic Pole. In deriving velocity dispersions we apply a new, physically motivated method for removing fore- and background galaxies. We discuss in detail the completeness of the cluster sample for which we derive the distribution of cluster velocity dispersions. The large apparent spread between velocity dispersion and richness must be largely intrinsic. A consequence of the very broad relation between richness and velocity dispersion is that all cluster samples complete in richness are biased against low dispersions. For the richness limit of our sample this bias operates below about 800 km/sec. Above 800 km/s, our distribution of global velocity dispersions is free from systematic errors and biases, and agrees very well with the most recent determination of the distribution of cluster X-ray temperatures. Therefore, we conclude that X-ray temperature and velocity dispersion distributions statistically measure the same cluster property. We stress the need for model predictions that produce exactly the same information as provided by the observations, for a sample of model clusters with a richness limit that mimics that of the sample of observed clusters.

연구 동기 및 목표

• 풍부한 은하단의 부피 제한 샘플에서 속도 분산의 분포를 규명하는 것.
• ESO Nearby Abell Cluster Survey (ENACS)에서 유도된 은하단 샘플의 완전성과 신뢰성을 평가하는 것.
• 은하단 빈도와 속도 분산 사이의 본질적 산란과 그 샘플 편향에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 관측된 속도 분산 분포를 X선 온도 분포와 비교하여 통계적 동치성을 검증하는 것.
• 관측 선택 함수를 정확히 반영할 수 있는 이론 모델의 필요성을 확립하는 것—빈도 한계와 샘플 완전성 포함.

제안 방법

• ENACS의 5,634개 적색이동 자료에 문헌에서 확보한 1,000개의 추가 적색이동 자료를 결합하여, z = 0.1 이내의 부피 제한 샘플로 128개의 은하단을 구성한다.
• 반경 속도와 공간 분포를 기반으로 전경 및 배경 은하를 제거하기 위해 새로운 물리적으로 타당한 방법을 적용한다.
• 은하단 샘플 정의를 위해 빈도 기준( R_ACO ≥ 1 )을 사용하여, 조사 영역의 입체각 내에서 부피 제한 완전성을 확보한다.
• 은하단 역학과 관측 선택 효과를 고려한 강력한 통계 기법을 사용하여 속도 분산을 유도한다.
• 최근 문헌에서 확보한 X선 온도 함수와 결과로 유도된 속도 분산 분포를 비교한다.
• 빈도 기반 샘플의 편향을 평가하기 위해, 낮은 분산 은하단이 체계적으로 누락되는 속도 분산 임계값(800 km/s)을 규명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 풍부한 은하단의 완전하고 부피 제한된 샘플에서 진정한 속도 분산 분포는 무엇인가?
• RQ2 은하단 빈도와 속도 분산 사이의 관측된 산란이 측정 오차나 선택 효과 때문이 아니라 본질적인 것인지 어느 정도인가?
• RQ3 빈도 기반 샘플의 선택 함수가 관측된 속도 분산 분포에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 관측된 속도 분산 분포는 동일한 은하단 샘플에서의 X선 온도 분포와 일치하는가?
• RQ5 빈도로 선택된 은하단 샘플에 어떤 정도의 체계적 편향이 존재하며, 그 편향이 무시할 수 없는 수준에서 사라지는 속도 분산 임계값은 무엇인가?

주요 결과

• σ > 800 km/s 인 은하단의 속도 분산 분포는 체계적 편향이 없으며, 최근의 X선 온도 함수와 매우 정확히 일치한다.
• 빈도와 속도 분산 사이의 큰 본질적 산란은 빈도 기반 샘플이 낮은 분산 은하단을 편향적으로 포함하지 않음을 의미하며, 이 편향은 약 800 km/s 이하에서 뚜렷하다.
• 관측된 속도 분산 분포는 X선 온도 분포와 일치함을 확인하여, 두 측정값이 은하단의 동일한 물리적 성질을 통계적으로 측정하고 있음을 시사한다.
• 모델 예측이 관측 데이터와 의미 있게 비교되기 위해서는 빈도 한계와 샘플 완전성 포함 관측 선택 함수를 정확히 재현해야 한다는 점을 확인한다.
• 반경 속도와 공간 기준을 사용한 전경 및 배경 은하 제거 방법은 은하단 샘플의 속도 분산 추정 정확도를 향상시킨다.
• 최종 128개의 은하단 샘플은 부피 제한 영역 내에서 완전하고 대표적인 것으로 확인된다 (z ≤ 0.1, 남쪽 천구극점 중심 2.55 sr).