[论文解读] FUSE Limits on FUV Emission from Warm Gas in Clusters of Galaxies

W. V. Dixon, S. Sallmen+2 more|ArXiv.org|Feb 6, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 29被引用 13

一句话总结

本研究利用FUSE对室女座和后发座星系团的观测，搜索1032 Å和1038 Å波长处的远紫外（FUV）O VI发射线，该发射线若存在将表明存在温度为5–10×10⁵ K的暖星系团内气体。尽管总积分时间分别达到28.6 ksec（室女座）和10.9 ksec（后发座），并未检测到显著的O VI发射线，且通量的2-σ上限排除了所有先前发表的、用于解释这些星系团中先前观测到的EUV过量的暖气体模型。

ABSTRACT

We have obtained FUV spectra of two clusters of galaxies with FUSE, the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer. The Coma cluster was observed for a total of 28.6 ksec, the Virgo cluster for 10.9 ksec. Neither spectrum shows significant O VI (1032, 1038 A) emission at the cluster redshift. Such emission would be expected from the warm [(5-10) x 10^5 K] component of the intracluster medium that has been proposed to explain the excess EUV and SXR flux present in EUVE and ROSAT observations of these clusters. Our 2-sigma upper limits on the O VI 1032 A flux from Coma and Virgo exclude all published warm-gas models of the EUV excess in these clusters.

研究动机与目标

• 检验假设：星系团中观测到的EUV过量源于温度为5–10×10⁵ K的星系团内气体在O VI FUV共振线波段的发射。
• 解决关于室女座和后发座等星系团中软X射线和EUV过量起源的争议，特别是其是否源于一个冷却的、辐射冷却的组分。
• 利用高灵敏度的FUSE FUV光谱学探测星系团内介质（ICM）中预期在约10⁵ K冷却过程中产生的O VI λ1032,1038发射线。
• 通过设定O VI通量的稳健上限，约束星系团内介质中暖气体的发射积分，从而检验现有EUV过量的理论模型。

提出的方法

• 使用LWRS孔径（30″ × 30″）获取室女座和后发座星系团的FUSE FUV光谱，总曝光时间分别为28.6 ksec和10.9 ksec。
• 进行手动数据还原以避免流水线引入的伪影，排除低和高脉冲高度事件（4–15任意单位）及探测器缺陷，同时将背景作为自由参数保留。
• 将室女座数据按8个探测器像素（~15.5 km s⁻¹）分箱，后发座数据按16个像素分箱，以提高微弱弥散发射的信噪比。
• 采用顶帽线轮廓近似（~106 km s⁻¹ FWHM）模拟光谱响应，以考虑有限源尺寸的影响。
• 基于理论模型进行通量定标，并使用标准消光曲线校正银河系消光。
• 将观测到的O VI通量上限与已发表的星系团内介质（ICM）暖气体模型预测的发射进行比较，并按LWRS狭缝面积进行缩放。

实验结果

研究问题

• RQ1 室女座和后发座星系团的星系团内介质是否在约10⁵ K的温度下，于1032 Å和1038 Å波长处发射可探测的O VI FUV共振线？
• RQ2 这些星系团中观测到的EUV过量是否可由温度为5–10×10⁵ K的ICM热组分解释，如先前所提出的？
• RQ3 室女座和后发座星系团中O VI发射积分的上限是多少？这些上限如何限制暖气体的存在？
• RQ4 FUSE观测是否排除了用于解释这些星系团中EUV过量的现有已发表的暖ICM模型？

主要发现

• 在室女座和后发座星系团的FUSE光谱中，未在各自红移处检测到显著的O VI λ1032,1038发射线。
• 室女座O VI λ1032通量的2-σ上限为1.5×10⁻⁴ photons cm⁻² s⁻¹，后发座为3.8×10⁻³ photons cm⁻² s⁻¹。
• 这些通量上限排除了所有已发表的关于室女座和后发座EUV过量的暖气体模型，包括Lieu等人（1996a,b）和Bonamente等人（2000, 2001）的模型。
• 室女座的发射积分（EI）3-σ上限为4.2×10⁶³ cm⁻³，后发座为9.35×10⁶¹ cm⁻³，2-σ上限排除了所有模型。
• Lieu等人（1996a）针对室女座的模型（T=5.8×10⁵ K，EI=4.2×10⁶³ cm⁻³）仅略低于3-σ上限，但在2-σ水平被排除，表明不存在显著的暖气体组分。
• Bonamente等人（2001）针对后发座的模型（T=9.2×10⁵ K，EI=4.72×10⁶¹ cm⁻³）同样在2-σ水平被排除，尽管其温度低于O VI发射急剧下降的10⁶ K阈值。