[论文解读] RASS-SDSS Galaxy Cluster Survey. V. The X-ray-Underluminous Abell Clusters

P. Popesso, A. Biviano+2 more|ArXiv.org|Jun 8, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用 54

一句话总结

本研究调查了SDSS-ROSAT巡天中的X射线低光度阿贝尔星系团（AXU），发现137个光谱确认的星系团中有40%在速度 dispersion 质量下表现出X射线光度偏低。AXU星系团表现出中心集中的星系速度分布、更高的外部蓝星系比例以及中心星系缺失——表明正在进行质量吸积或吸积气体，解释了尽管质量较高但X射线光度较低的现象。

ABSTRACT

In this paper we consider a large sample of optically selected clusters, in order to elucidate the physical reasons for the existence of X-ray underluminous clusters. For this purpose we analyze the correlations of the X-ray and optical properties of a sample of 137 spectroscopically confirmed Abell clusters in the SDSS database. We search for the X-ray counterpart of each cluster in the ROSAT All Sky Survey. We find that 40% of our clusters have a marginal X-ray detection or remain undetected in X-rays. These clusters appear too X-ray faint on average for their velocity dispersion determined mass, i.e. they do not follow the scaling relation between X-ray luminosity and virial mass traced by the other clusters. On the other hand, they do follow the general scaling relation between optical luminosity and virial mass. We refer to these clusters as the X-ray-Underluminous Abell clusters (AXU clusters, for short) and designate as 'normal' the X-ray detected Abell systems. We examine the distributions and properties of the galaxy populations of the normal and the AXU clusters, separately. The AXU clusters are characterized by leptokurtic (more centrally concentrated than a Gaussian) velocity distribution of their member galaxies in the outskirts ($1.5 < r/r_{200} \leq 3.5$), as expected for the systems in accretion. In addition, the AXU clusters have a higher fraction of blue galaxies in the external region and show a marginally significant paucity of galaxies at the center. Our results seem to support the interpretation that the AXU clusters are systems in formation undergoing a phase of mass accretion. Their low X-ray luminosity should be due to the still accreting Intracluster gas or to an ongoing merging process.

研究动机与目标

• 理解光学选中的样本中X射线低光度星系团（AXU星系团）的物理成因。
• 研究星系团中基于速度 dispersion 的光学质量估计与X射线光度之间的差异。
• 比较AXU星系团与X射线探测到的（正常）阿贝尔星系团的结构和动力学特性。
• 检验AXU星系团是否处于形成阶段，存在持续的质量吸积或并合过程。
• 评估X射线低光度对宇宙学星系团巡天及选择函数偏差的影响。

提出的方法

• 将SDSS中137个光谱确认的阿贝尔星系团与ROSAT全天巡天（RASS）交叉匹配，以探测X射线对应体。
• 测量X射线光度，并与基于星系速度 dispersion 推导的virial质量估计进行比较。
• 在径向区间（1.5 < r/r200 ≤ 3.5）分析星系速度分布，以评估动力学状态和亚结构。
• 在u-i与i颜色-星等图中按颜色（蓝色与红色序列）对星系进行分类，以研究恒星形成与污染情况。
• 使用所有星系成员和仅红色序列成员计算质量-光度比，以检验误差点的污染。
• 使用基于星系视线速度 dispersion 的virial质量估计器，独立于X射线数据推断星系团质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何40%的光学选中的阿贝尔星系团相对于速度 dispersion 推断的质量表现出X射线低光度？
• RQ2 AXU星系团是否表现出正在进行的质量吸积或并合的动力学特征？
• RQ3 AXU星系团的星系群属性（颜色、空间分布、速度 dispersion）与正常X射线探测星系团有何不同？
• RQ4 AXU星系团中低X射线光度是由于吸积或未热化的星系团内气体，还是由于投影效应和污染？
• RQ5 光学与X射线巡天中的选择效应在多大程度上偏差了宇宙学星系团质量函数的测量？

主要发现

• 在SDSS样本中，137个光谱确认的阿贝尔星系团中有40%在ROSAT全天巡天中表现出边缘或无X射线探测，被归类为X射线低光度（AXU星系团）。
• AXU星系团在1.5–3.5 r200径向范围表现出尖峰（leptokurtic）速度分布，表明中心集中增强，与正在进行的质量吸积一致。
• AXU星系团在星系团中心区域表现出轻微的星系缺失，且外区蓝星系比例更高，表明存在持续的吸积和近期的恒星形成活动。
• AXU星系团的i波段质量-光度比为110 ± 10 M☉/L☉，低于正常阿贝尔星系团（150 ± 10 M☉/L☉），表明相同质量下质量-光度比更高或光度更低。
• 仅使用红色序列成员计算的virial质量与使用所有成员一致，表明误差点污染较低，质量估计稳健。
• 结果支持AXU星系团处于形成阶段，存在吸积气体或持续并合，导致因中心气体密度和温度较低而抑制X射线光度。