[论文解读] High redshift X-ray galaxy clusters. I. The impact of point sources on the cluster properties

M. Branchesi, I. M. Gioia+2 more|ArXiv.org|Jun 22, 2007

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 31被引用 9

一句话总结

本研究分析了来自钱德拉天文台档案的18个高红移X射线星系团，以评估点源对星系团热辐射测量的污染影响。通过减去非热点源发射，作者发现这些源可使星系团温度和亮度估计值分别最高膨胀24%和22%，尤其在z > 0.7时更为显著，因此必须将其移除以准确测定星系团性质，尽管L_bol–T关系整体仍基本不受影响，因参数空间中数据点发生平行移动。

ABSTRACT

The current generation of X-ray observatories like Chandra allows studies with very fine spatial details. It is now possible to resolve X-ray point sources projected into the cluster diffuse emission and exclude them from the analysis to estimate the ``correct'' X-ray observables. In order to verify the incidence of point sources on the cluster thermal emission and to evaluate the impact of their non-thermal emission on the determination of cluster properties, we used a sample of 18 high-z (0.25 < z < 1.01) clusters from the Chandra archive. We performed a detailed analysis of the cluster properties and compared the changes observed in the X-ray observables, like temperature and luminosity or their inter-relation, when one keeps the point sources in the analysis. The point sources projected into the cluster extended emission affect the estimates of cluster temperature or luminosity considerably (up to 13% and 17% respectively). These percentages become even larger for clusters with z > 0.7 where temperature and luminosity increase up to 24% and 22%, respectively. Thus the point sources should be removed to correctly estimate the cluster properties. However the inclusion of the point sources does not impact significantly the slope and normalization of the L-T relationship since for each cluster the correction to be applied to T and L produces a moderate shift in the L-T plane almost parallel to the best-fit of the ``correct'' L-T relation.

研究动机与目标

• 评估X射线点源对星系团热辐射观测量（如温度和亮度）估计的影响。
• 评估点源污染是否显著扭曲高红移星系团中L_bol–T关系。
• 确定包含或排除点源是否改变L_bol–T关系的斜率或归一化。
• 通过从钱德拉档案数据中分离并减去点源贡献，提供校正后的星系团X射线性质。
• 通过确保星系团热辐射的准确基线测量，支持未来对星系团演化的研究。

提出的方法

• 利用高角分辨率对18个高红移星系团（0.25 < z < 1.01）的钱德拉档案数据进行分析，以区分点源与弥散星系团发射。
• 通过空间滤波和源提取，将非热点源发射与星系团内介质的热轫致辐射分离。
• 在包含和不包含点源的情况下分别估算星系团温度（T）和总波段亮度（L_bol），以量化污染效应。
• 使用统计拟合和χ²最小化方法，比较包含和不包含点源贡献时的星系团性质及L_bol–T关系。
• 采用ΛCDM宇宙学模型（H₀ = 70 km s⁻¹ Mpc⁻¹，Ωₘ = 0.3）进行距离和亮度校正。
• 应用多尺度小波检测技术，可靠地区分点源与扩展星系团发射。

实验结果

研究问题

• RQ1 视线方向的点源在多大程度上污染了高红移星系团的X射线温度测量？
• RQ2 包含点源会使星系团X射线发射的总波段亮度估计产生多大偏差？
• RQ3 点源的存在是否显著改变L_bol–T关系的斜率或归一化？
• RQ4 由于点源引起的温度和亮度校正是否具有系统性，导致L_bol–T关系发生非平行移动？
• RQ5 点源污染程度如何随红移变化，特别是在z > 0.7时？

主要发现

• 点源可使全样本中测得的星系团温度最高增加13%，在z > 0.7的星系团中甚至达到24%。
• 总体上，包含点源会使测得的总波段亮度最高膨胀17%，在z > 0.7的星系团中最高达22%。
• 当包含点源时，L_bol–T关系基本保持不变，因校正使数据点几乎平行于最佳拟合线移动。
• 排除点源时，L_bol–T关系的最佳拟合斜率α为α = 3.09⁺⁰.³⁵₋₀.²⁸（R_spec）和α = 3.23⁺⁰.⁵¹₋₀.³⁸（R_ext），包含点源时变化极小。
• L_bol–T关系的归一化log C在包含与不包含点源的分析中均一致，且在1σ范围内，分别为log C = 1.06⁺⁰.⁰⁴₋₀.⁰⁴和1.04⁺⁰.⁰⁷₋₀.⁰⁶。
• 星系团ZW CL 1454.8+2233被识别为异常值，并从L_bol–T拟合中排除，因其数据显著偏离其他样本。