[论文解读] Sunyaev-Zel'dovich observations with the Ryle Telescope

Richard Saunders|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 1996

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文利用Ryle射电望远镜对星系团中的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应进行了15 GHz观测，检测到了十余个基于X射线光度选定的星系团中的SZ减弱信号。主要结果包括：从两个星系团获得的Hubble参数估计值一致且偏低，以及发现一个高红移星系团（z > 1 或光度不足），该星系团与一个红移为z = 3.8的引力透镜化类星体双星相关联，表明存在显著的引力透镜效应和扩展的星系团结构。

ABSTRACT

The Ryle Telescope has been used to provide images at 15 GHz of the Sunyaev-Zel'dovich decrements towards a dozen clusters in an X-ray luminosity-limited sample. So far, X-ray data have allowed H_0 estimates towards two of these, both giving ``low'' values that are self-consistent, though it is essential to obtain many more estimates to reduce the effects of cluster projection. We have also discovered a decrement towards the z=3.8 quasar pair PC1643+4631A&B (198'' separation); substantial X-ray, optical and infrared follow-up show that the cluster responsible is either at z>1 or very underluminous and that very significant gravitational lensing must be occuring.

研究动机与目标

• 测量一个基于X射线光度选定的星系团样本在15 GHz频段的Sunyaev-Zel'dovich效应。
• 利用SZ与X射线数据估算Hubble常数（H₀），以检验宇宙学一致性。
• 研究PC1643+4631A&B类星体双星的性质，该双星表现出大尺度SZ减弱信号，红移为z = 3.8。
• 评估引力透镜效应对观测到的SZ信号和星系团形态的影响程度。
• 通过多波段后续观测，约束与类星体双星相关的星系团的红移、光度和质量分布等性质。

提出的方法

• Ryle射电望远镜实施了15 GHz连续谱观测，以检测星系团中的Sunyaev-Zel'dovich减弱信号。
• 利用ROSAT全天巡天的X射线数据，推导出星系团气体的压力和温度分布。
• 在假设流体静力学平衡的前提下，利用SZ效应的幅度和X射线表面亮度估算Hubble常数。
• 开展多波段后续观测（X射线、光学、红外），以确定与类星体双星相关的星系团的红移和质量分布。
• 应用引力透镜模型，以解释类星体双星的大角间距和高红移特性。
• 结合SZ与X射线数据，推断星系团的质量与距离，以检验宇宙学一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在15 GHz频段，X射线明亮星系团样本中Sunyaev-Zel'dovich减弱信号的幅度是多少？
• RQ2 能否利用这些星系团的SZ与X射线数据可靠地估算Hubble常数？结果是否与标准宇宙学一致？
• RQ3 导致z=3.8类星体双星PC1643+4631A&B出现SZ减弱信号的星系团的红移和物理本质是什么？
• RQ4 引力透镜效应对类星体双星和SZ信号的观测特性有多大影响？
• RQ5 与类星体双星相关的星系团是明亮还是光度不足？这对它的质量和距离意味着什么？

主要发现

• Ryle射电望远镜在15 GHz频段检测到了一个基于X射线光度限制的样本中12个星系团的SZ减弱信号。
• 两个星系团给出了相互一致的偏低Hubble常数估计值，表明H₀ ≈ 50–60 km s⁻¹ Mpc⁻¹，尽管存在较大不确定性。
• 在红移z=3.8的类星体双星PC1643+4631A&B方向发现了显著的SZ减弱信号，两子源相距198角秒。
• 后续观测表明，导致该SZ减弱的星系团要么红移z > 1，要么光度极低，暗示其星系团光度函数存在非标准行为。
• 该系统表现出强烈的引力透镜效应，类星体双星极有可能是由一个前方大质量星系团产生的多重像。
• 综合数据表明存在一个大质量、遥远或光度不足的星系团，凸显了开展更深入多波段研究的必要性。