[论文解读] Merging Cluster Collaboration: Optical and Spectroscopic Survey of a Radio-Selected Sample of Twenty Nine Merging Galaxy Clusters

Nathan Golovich, William A. Dawson+12 more|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 2017

Astronomy and Astrophysical Research被引用 4

一句话总结

本研究对29个通过射电遗迹选中的并合星系团进行了多波长调查，结合了深空的Subaru/SuprimeCam测光与Keck/DEIMOS光谱观测，以约束并合动力学。28个星系团的速度分布均良好地拟合为单高斯分布，表明并合过程主要沿视线方向横向进行或接近远星点，凸显了射电遗迹在星系团并合动力学建模中的强大作用。

ABSTRACT

Multi-band photometric and multi-object spectroscopic surveys of merging galaxy clusters allow for the characterization of the distributions of constituent dark matter and galaxy populations, constraints on the dynamics of the merging subclusters, and an understanding of galaxy evolution of member galaxies. We present deep photometric observations from Subaru/SuprimeCam and a catalog of $\sim$5400 spectroscopic cluster members from Keck/DEIMOS across 29 merging galaxy clusters ranging in redshift from $z=0.07$ to $0.55$. The ensemble is compiled based on the presence of radio relics, which highlight cluster scale collisionless shocks in the intra-cluster medium. Together with the spectroscopic and photometric information, the velocities, timescales, and geometries of the respective merging events may be tightly constrained. In this preliminary analysis, the velocity distributions of 28 of the 29 clusters are shown to be well fit by single Gaussians. This indicates that radio relic mergers largely occur transverse to the line of sight and/or near apocenter. In this paper, we present our optical and spectroscopic surveys, preliminary results, and a discussion of the value of radio relic mergers for developing accurate dynamical models of each system.

研究动机与目标

• 利用多波段测光与光谱观测，表征并合星系团中暗物质、星系及星系际介质的分布。
• 通过分析星系团成员的速度分布，研究并合星系团的动力学状态。
• 评估射电遗迹作为大尺度碰撞无碰撞激波中并合几何与时序指标的实用性。
• 为29个并合系统构建包含约5,400名星系成员的综合光谱星表，以支持动力学建模。
• 改进对并合参数（如近星点时间、并合速度及相对于视线方向的取向）的约束。

提出的方法

• 利用Subaru/SuprimeCam进行深空光学测光，获取星系团成员在g、r、i、z波段的星等。
• 利用Keck/DEIMOS进行多目标光谱观测，为29个星系团中约5,400个星系获取精确红移。
• 通过Topcat软件以1角秒容差将光谱对象与测光星表源匹配。
• 采用迭代式收缩三维孔径法识别光谱星系团成员。
• 使用biweight与偏差校正置信区间，对红移分布进行一维高斯模型拟合。
• 进行10,000次自助重采样，以估计每个星系团速度分布的68%置信区间。

实验结果

研究问题

• RQ1 射电遗迹选中的并合星系团的动力学状态如何，其速度 dispersion 分布函数提供了何种指示？
• RQ2 星系团成员观测到的速度分布在多大程度上约束了并合系统的取向与并合阶段？
• RQ3 射电遗迹在多大程度上指示了横向或近远星点并合？这对动力学建模有何影响？
• RQ4 单高斯拟合在多大程度上能准确描述本样本中并合星系团成员的速度分布？
• RQ5 该光谱星表在识别不同红移（z = 0.07 至 0.55）下的星系团成员方面，其可靠性与完整性如何？

主要发现

• 29个并合星系团中有28个的速度分布良好地拟合为单高斯分布，表明其具有协调的动力学状态。
• 单高斯拟合表明，这些并合事件主要沿视线方向横向进行，或发生在接近远星点的阶段。
• 光谱星表包含5,594个已确认的星系与恒星，具有精确红移及Subaru/SuprimeCam的多波段测光数据。
• 红移范围从 z = 0.07 至 0.55，覆盖了多样化的星系团质量与并合阶段。
• 利用射电遗迹作为选择标准，能有效识别出星系际介质中存在强烈大尺度激波的系统。
• 该批星系团构成一个统计上可靠的样本，可用于检验动力学模型并约束并合参数。