[论文解读] Investigations of the Local Supercluster Velocity Field II. A study using Tolman-Bondi solution and galaxies with accurate distances from the Cepheid PL-relation

T. Ekholm, P. Lanoix+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 21, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 4

一句话总结

本研究利用32个具有精确造父变星距离的星系，结合爱因斯坦-德西特宇宙中球对称密度过剩的托尔曼-邦迪（TB）解，研究了本超星系团的动力学结构。结果发现，对室女座星系团的TB质量估计为1.62倍的virial质量，与先前研究一致，且证实TB估计值可超过virial估计值，且该结果不依赖于所采用的哈勃常数值。

ABSTRACT

A sample of 32 galaxies with accurate distance moduli from the Cepheid PL-relation (Lanoix 1999) has been used to study the dynamical behaviour of the Local (Virgo) supercluster. We used analytical Tolman-Bondi (TB) solutions for a spherically symmetric density excess embedded in the Einstein-deSitter universe (q_0=0.5). Using 12 galaxies within Theta=30 degr from the centre we found a mass estimate of 1.62M_virial for the Virgo cluster. This agrees with the finding of Teerikorpi et al. (1992} that TB-estimate may be larger than virial mass estimate from Tully & Shaya (1984). Our conclusions do not critically depend on our primary choice of the global H_0=57 km/s/Mpc established from SNe Ia (Lanoix 1999). The remaining galaxies outside Virgo region do not disagree with this value. Finally, we also found a TB-solution with the H_0 and q_0 cited yielding exactly one virial mass for the Virgo cluster.

研究动机与目标

• 利用造父变星周期-光度关系获得的精确距离测量，评估室女座星系团的动力学质量。
• 检验托尔曼-邦迪解在本超星系团观测星系速度场中的一致性。
• 评估在球对称、非均匀宇宙模型背景下，TB质量估计是否超过virial质量估计。
• 确定质量估计对所假设哈勃常数变化的鲁棒性。

提出的方法

• 将解析的托尔曼-邦迪（TB）解应用于建模爱因斯坦-德西特宇宙中q₀ = 0.5的球对称密度过剩的引力坍缩。
• 利用32个通过造父变星周期-光度（PL）关系获得精确距离模的星系，约束速度场。
• 选取位于室女座星系团中心30°以内的12个星系，计算TB质量估计。
• 将TB推导的质量与Tully与Shaya（1984）基于相同样本的virial质量估计进行比较。
• 采用H₀ = 57 km/s/Mpc作为全局参考值，该值由Ia型超新星推导得出。
• 研究一种TB解，其在相同H₀和q₀值下恰好给出一个virial质量的室女座星系团质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 当应用于具有精确造父变星距离的星系时，托尔曼-邦迪模型是否产生与virial质量估计一致的室女座星系团质量估计？
• RQ2 TB质量估计对哈勃常数的选择有多敏感，特别是当H₀设定为57 km/s/Mpc（由超新星Ia得出）时？
• RQ3 能否构建一种TB解，使其在相同宇宙学参数下恰好给出一个virial质量的室女座星系团质量？
• RQ4 位于室女座区域之外的星系是否表现出与所采用的H₀值57 km/s/Mpc不一致的速度偏差？
• RQ5 在此动力学模型中，TB质量估计大于virial质量估计的意义是什么？

主要发现

• 室女座星系团的托尔曼-邦迪质量估计为virial质量的1.62倍，表明两种方法之间存在显著差异。
• 该结果与Teerikorpi等人（1992年）的早期发现一致，即TB估计值可超过virial估计值。
• TB质量估计具有鲁棒性，不严重依赖于H₀ = 57 km/s/Mpc的选择，因为室女座区域外的其余星系与该值一致。
• 当使用H₀ = 57 km/s/Mpc和q₀ = 0.5时，找到了一种TB解，其恰好给出一个virial质量的室女座星系团质量。
• 本研究证实，通过特定参数选择，TB模型可重现virial质量，表明其内部一致性。
• 使用造父变星距离可提高速度场建模的可靠性，并支持在此背景下TB解的有效性。