[论文解读] ROSAT PSPC Observations of the Richest ($R \geq 2$) ACO Clusters

Laurence P. David, W. Forman+1 more|ArXiv.org|Feb 8, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 30

一句话总结

本研究分析了 ROSAT PSPC 对 150 个光学富集（R ≥ 2）ACO 丛的指向观测，以评估 ACO 目录中 X 射线性质、可探测性及污染情况。研究发现，35% 的南半球 ACO 丛和 20% 的 Abell 丛因背景干扰星系导致富集度显著高估，X 射线光度低于 3.0×10⁴³ erg s⁻¹ 是污染的关键诊断指标。

ABSTRACT

We have compiled an X-ray catalog of optically selected rich clusters of galaxies observed by the PSPC during the pointed GO phase of the ROSAT mission. This paper contains a systematic X-ray analysis of 150 clusters with an optical richness classification of $R \geq 2$ from the ACO catalog (Abell, Corwin, and Olowin 1989). All clusters were observed within 45' of the optical axis of the telescope during pointed PSPC observations. For each cluster, we calculate: the net 0.5-2.0 keV PSPC count rate (or $4 σ$ upper limit) in a 1 Mpc radius aperture, 0.5-2.0 keV flux and luminosity, bolometric luminosity, and X-ray centroid. The cluster sample is then used to examine correlations between the X-ray and optical properties of clusters, derive the X-ray luminosity function of clusters with different optical classifications, and obtain a quantitative estimate of contamination (i.e, the fraction of clusters with an optical richness significantly overestimated due to interloping galaxies) in the ACO catalog.

研究动机与目标

• 系统分析 ROSAT PSPC 在 GO 阶段对 150 个光学富集 ACO 丛（R ≥ 2）的 X 射线性质。
• 根据光学富集度和 Bautz-Morgan 类型量化丛的探测率，评估光学性质对 X 射线可探测性的影响。
• 推导不同光学子样本的 X 射线光度函数，并比较北部（Abell）和南部 ACO 丛的差异。
• 利用 X 射线光度作为代理指标，估算因干扰星系污染导致富集度高估的丛的比例。
• 研究低光度与高光度丛之间的环境差异，特别是超丛环境中的差异。

提出的方法

• 从 ACO 目录中整理出 150 个在指向 GO 阶段被 ROSAT PSPC 观测到的 ACO 丛（R ≥ 2）。
• 在 1 Mpc 孔径内计算每个丛的净 0.5–2.0 keV 计数率、通量、光度和 X 射线质心。
• 利用较长积分时间（典型值 ~10,000 s）实现较低的 X 射线探测阈值（~3×10⁴³ erg s⁻¹），与 X 射线明亮星系群相当。
• 将指向 PSPC 数据的 X 射线通量与重叠丛的 ROSAT 全天 Survey（RASS）结果进行比较。
• 应用统计方法，为完整样本和子样本推导参数化与非参数化的 X 射线光度函数。
• 通过比较 L(0.5–2.0 keV) < 3.0×10⁴³ erg s⁻¹ 的丛的比例与预期的富集度分布，量化污染程度，假设此类系统可能已被污染。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 ROSAT PSPC 指向观测中，光学富集 ACO 丛（R ≥ 2）的 X 射线探测率是多少？其随光学形态（Bautz-Morgan 类型）如何变化？
• RQ2 Abell 丛与南部 ACO 丛的 X 射线光度函数有何异同？这对各自目录中光学富集度分类意味着什么？
• RQ3 由于干扰星系污染，ACO 丛的光学富集度在多大程度上被高估？如何利用 X 射线光度进行量化？
• RQ4 低 X 射线光度丛的环境背景是什么？其与 X 射线明亮丛有何不同？
• RQ5 北部（Abell）与南部 ACO 目录之间是否存在光学富集度分类的系统性偏移？若存在，其大小如何？

主要发现

• R ≥ 2 ACO 丛的整体偶然探测率为 76%，但 Bautz-Morgan 类型 II、II-III 和 III 丛的探测率降至 71%，而所有 I 型和 I-II 型丛均被探测到。
• 83% 的 Abell 丛在 z > 0.1 时被探测到，而南部 ACO 丛仅为 60%，表明探测偏差与光学选择方法相关。
• R ≥ 2 Abell 丛的 X 射线光度函数与南部 ACO 丛不一致，但当将 R ≥ 2 Abell 丛与 R ≥ 3 南部 ACO 丛比较时，二者趋于一致。
• 分析表明，南部 ACO 目录中存在约一个富集度等级的系统性偏移，35% 的南部 ACO 丛和 20% 的 Abell 丛因污染而显著高估富集度（定义为 L(0.5–2.0 keV) < 3.0×10⁴³ erg s⁻¹）。
• 70% 的低 X 射线光度丛（L < 3.0×10⁴³ erg s⁻¹）在 1° 内存在邻近 ACO 丛且 Δm₁₀ ≤ 0.2，而高光度丛中仅占 35%，表明低光度系统环境密度更高。
• 南部 ACO 目录中使用全局而非局部星系背景，可能解释了其富集度分类更高及污染更严重，相较于 Abell 目录。