[论文解读] BeppoSAX observations of two high redshift clusters of galaxies: RXJ0152.7-1357 and MS2053.7-0449

R. Della Ceca, R. Scaramella+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 3

一句话总结

本文利用 BeppoSAX 卫星对两个高红移星系团 RXJ0152.7-1357（z=0.83）和 MS2053.7-0449（z=0.58）进行了 X 射线观测，测量了气体温度和金属丰度，以研究 X 射线光度-温度（L(bol)–T）关系的演化。数据支持 L(bol)–T 关系不演化或轻微演化，倾向于低-Omega 宇宙学模型。

ABSTRACT

We present X-ray observations of two high redshift clusters of galaxies carried out with the BeppoSAX satellite. One cluster, RXJ0152.7-1357 at z = 0.83, was selected from the ROSAT Deep Cluster Survey sample, as one of the most X-ray luminous systems known at z>0.5. The optical and ROSAT-PSPC data show a complex morphology with at least two cores. Our SAX observations yield a gas temperature kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV and a metallicity A = 0.53^{+0.29}_{-0.24}, with a prominent iron K(alpha) line. The second cluster, MS2053.7-0449 at z = 0.58, was selected from the EMSS sample. Given the poor statistics no constraints on the metallicity can be derived from the present data. Large uncertainties are associated to the gas temperature (kT = 6.7^{+6.8}_{-2.3} keV), which has been obtained after fixing the abundance to 0.3 solar. Combining these results with those obtained for similarly high redshift (z >= 0.5) clusters of galaxies with broad band X-ray spectra, we discuss the high redshift L(bol) - T relationship. The data can easily be accommodated with a non-evolving (or mildly evolving) L(bol) - T relation, a result which, when combined with the little observed evolution in the bulk of the X-ray cluster population, gives support to low Omega cosmological models.

研究动机与目标

• 利用 BeppoSAX 数据研究两个高红移星系团 RXJ0152.7-1357（z=0.83）和 MS2053.7-0449（z=0.58）的 X 射线特性。
• 测量这些星系团中热等离子体的温度和金属丰度，以评估高红移处 X 射线光度-温度（L(bol)–T）关系的演化。
• 通过将观测到的星系团标度关系与不同 Omega 值下的理论预测进行比较，检验宇宙学模型。
• 研究高红移星系团群体的 X 射线特性与低红移系统相比是否表现出显著演化。

提出的方法

• 使用 BeppoSAX 卫星的中能聚焦器和低能聚焦器仪器收集 X 射线数据。
• 对 X 射线数据应用谱拟合，采用固定丰度为 0.3 太阳值的热等离子体模型，因 MS2053.7-0449 信噪比较低。
• 对于 RXJ0152.7-1357，采用自由拟合模型，得出温度为 kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV，金属丰度为 A = 0.53^{+0.29}_{-0.24} 太阳单位，并检测到铁 K-α 线。
• 基于观测到的 X 射线光度和温度推导出 L(bol)–T 关系，将本研究结果与其他具有全波段光谱的高红移星系团结果相结合。
• 通过将观测到的标度关系与低-Omega 和高-Omega 模型的预测进行比较，评估其宇宙学意义。

实验结果

研究问题

• RQ1 高红移星系团（z ≥ 0.5）的 X 射线光度-温度（L(bol)–T）关系与低红移星系团相比是否表现出显著演化？
• RQ2 BeppoSAX 测量得到的 RXJ0152.7-1357 和 MS2053.7-0449 星系团中热星系团内等离子体的温度和金属丰度是多少？
• RQ3 这些星系团的观测 X 射线特性如何约束宇宙学模型中的 Omega 值？
• RQ4 观测到的 L(bol)–T 关系是否与高红移处非演化或轻微演化的关系一致？

主要发现

• RXJ0152.7-1357 中热等离子体的温度测量为 kT = 6.46^{+1.74}_{-1.19} keV，金属丰度为 A = 0.53^{+0.29}_{-0.24} 太阳单位，表明其为中等金属丰度丰富的环境。
• 在 RXJ0152.7-1357 的光谱中检测到明显的铁 K-α 发射线，支持铁丰度增强的存在。
• 对于 MS2053.7-0449，由于信噪比较差，温度被限制在 kT = 6.7^{+6.8}_{-2.3} keV，不确定性较大，且无法获得可靠的金属丰度测量。
• 当与其他高红移星系团结合时，观测到的 L(bol)–T 关系未表现出显著演化，与非演化或轻微演化的关系一致。
• L(bol)–T 关系缺乏强烈演化，支持低-Omega 宇宙学模型，而非高-Omega 模型。