[论文解读] Multiwavelength Mass Comparisons of the z~0.3 CNOC Cluster Sample

A. K. Hicks, E. Ellingson+2 more|ArXiv.org|Sep 12, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用 13

一句话总结

本研究利用钱德拉X射线天文台和光学数据，对比了14个红移z ~ 0.3的CNOC星系团的X射线、动力学、弱引力透镜和光学丰度质量估计。结果表明，X射线质量与动力学质量之间具有极好的一致性（M_dyn/M_X-ray = 0.97 ± 0.05），X射线质量与弱引力透镜质量之间也高度一致（M_lens/M_X-ray = 0.99 ± 0.07），温度-丰度关系的离散度为40%，表明光学丰度是具有最小系统偏差的可靠质量代理指标。

ABSTRACT

Results are presented from a detailed analysis of optical and X-ray observations of moderate-redshift galaxy clusters from the Canadian Network for Observational Cosmology (CNOC) subsample of the EMSS. The combination of extensive optical and deep X-ray observations of these clusters make them ideal candidates for multiwavelength mass comparison studies. X-ray surface brightness profiles of 14 clusters with 0.17

研究动机与目标

• 校准光学丰度作为高红移星系团可靠、高效质量估计器。
• 检验中等红移星系团中X射线、动力学和弱引力透镜质量估计之间是否存在系统偏差。
• 研究z ~ 0.3星系团中X射线标度关系（L_X–T_X，M–T_X）是否偏离自相似模型预测。
• 确定星系团子结构或冷核心是否显著影响不同质量估计方法的可靠性。
• 评估多波段星系团质量比较在约束Ω_m和σ_8方面的宇宙学潜力。

提出的方法

• 基于钱德拉观测数据构建X射线表面亮度轮廓，并采用单β和双β模型拟合，以推导气体密度和温度分布。
• 在60–200 kpc范围内进行空间分辨的温度分析，以探测星系团核心的温度梯度。
• 在R_2500内提取积分光谱，以测量X射线温度、金属丰度和亮度。
• 在R_2500和R_200内基于流体静力学平衡和球对称假设推导气体质量和总质量。
• 基于星系团成员星系的光学速度 dispersion 计算动力学质量，范围延伸至R_200。
• 对七个位于500 h_100^{-1} kpc内的星系团，将弱引力透镜质量与X射线质量进行比较，采用投影质量估计。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z ~ 0.3星系团中，X射线质量估计与动力学质量估计之间是否存在系统偏差？
• RQ2 弱引力透镜质量估计与同一星系团样本中的X射线质量如何比较？
• RQ3 光学丰度（B_gc,red）与X射线推导的星系团质量和温度的相关性如何？
• RQ4 在z ~ 0.3时，X射线标度关系（L_X–T_X和M–T_X）是否偏离自相似模型预测？
• RQ5 子结构和冷核心在多大程度上影响不同质量估计技术的可靠性？

主要发现

• 在R_200范围内，动力学质量与X射线质量的平均比值为0.97 ± 0.05，表明两种方法之间无显著系统偏差。
• 在500 h_100^{-1} kpc范围内，弱引力透镜质量与X射线质量的平均比值为0.99 ± 0.07，与X射线质量高度一致。
• 在R_200范围内的X射线气体质量分数为f_gas(R_200) = 0.136 ± 0.004 h_70^{-3/2}，得出Ω_m = 0.28 ± 0.01（正式误差）。
• L_X–T_X标度关系的斜率为2.4 ± 0.2，比自相似模型预测更陡，表明存在中等程度的负演化。
• M_2500–T_X关系的斜率为1.7 ± 0.1，同样比自相似模型更陡，与非引力物理过程一致。
• 光学丰度（B_gc,red）与X射线温度的相关性最佳（40%离散度），与质量的相关性中等（70%离散度），与X射线亮度的相关性最差（200%离散度）。