[论文解读] The Brera Multi-scale Wavelet HRI Cluster Survey: I Selection of the Sample and Number Counts

A. Moretti, L. Guzzo+8 more|ArXiv.org|Aug 6, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 50被引用 13

一句话总结

本文介绍了布雷拉多尺度小波HRI星系团巡天（Brera Multi-scale Wavelet HRI Cluster Survey），一项利用ROSAT HRI数据对星系团进行的深度X射线巡天，借助高角分辨率（5

ABSTRACT

We describe the construction of the Brera Multi-scale Wavelet (BMW) HRI Cluster Survey, a deep sample of serendipitous X-ray selected clusters of galaxies based on the ROSAT HRI archive. This is the first cluster catalog exploiting the high angular resolution of this instrument. Cluster candidates are selected on the basis of their X-ray extension only, a parameter which is well measured by the BMW wavelet detection algorithm. The survey includes 154 candidates over a total solid angle of ~160 deg2 at 10^{-12}erg s^{-1} cm^{-2} and ~80 deg^2 at 1.8*10^{-13} erg s^{-1}$ cm^{-2}. At the same time, a fairly good sky coverage in the faintest flux bins (3-5*10^{-14}erg s^{-1} cm^{-2}) gives this survey the capability to detect a few clusters with z\sim 1-1.2, depending on evolution. We present the results of extensive Monte Carlo simulations, providing a complete statistical characterization of the survey selection function and contamination level. We also present a new estimate of the surface density of clusters of galaxies down to a flux of 3*10^{-14}erg s^{-1} cm^{-2}, which is consistent with previous measurements from PSPC-based samples. Several clusters with redshifts up to z=0.92 have already been confirmed, either by cross-correlation with existing PSPC surveys or from early results of an ongoing follow-up campaign. Overall, these results indicate that the excellent HRI PSF (5 arcsec ~FWHM on axis) more than compensates for the negative effect of the higher instrumental background on the detection of high-redshift clusters. In addition, it allows us to detect compact clusters that could be lost at lower resolution, thus potentially providing an important new insight into cluster evolution.

研究动机与目标

• 从尚未充分探索的ROSAT HRI档案中构建一项深度、偶然发现的X射线星系团巡天，利用高角分辨率。
• 通过开发对扩展源敏感的小波检测方法，克服HRI数据中高仪器背景的挑战。
• 利用蒙特卡洛模拟对巡天的选源函数和污染水平进行统计完整的表征。
• 测量通量限为3×10⁻¹⁴ erg s⁻¹ cm⁻²的星系团源数计数，并与现有PSPC为基础的巡天进行比较。
• 评估HRI数据在探测可能被低分辨率仪器遗漏的紧凑型和高红移星系团方面的潜力。

提出的方法

• 布雷拉多尺度小波（BMW）算法通过识别扩展发射来检测X射线源，利用小波分解增强对扩展结构的敏感性。
• 星系团候选体基于检测显著性 >4σ 且扩展显著性 >3.5σ 进行选择，以最小化误报。
• 使用蒙特卡洛模拟对巡天的选源函数、天区覆盖范围以及背景涨落引起的污染进行建模。
• 巡天采用通量限选源方法，具备明确的统计框架，支持准确的源数计数测量。
• 利用高纯度子样本（45个星系团，显著性 >5σ）估算源数计数，污染程度最低。
• 分析考虑了宇宙学演化，并假设标准宇宙学模型（H₀=70 km s⁻¹ Mpc⁻¹，Ωₘ=0.3，ΩΛ=0.7）。

实验结果

研究问题

• RQ1 ROSAT HRI仪器的高角分辨率是否足以补偿其较高背景，从而探测到暗淡、高红移的星系团？
• RQ2 在使用小波基扩展源检测方法时，HRI基星系团巡天的真实污染水平是多少？
• RQ3 HRI巡天中X射线选源的源数计数与以往PSPC基巡天相比如何？
• RQ4 HRI的分辨率在多大程度上提升了对核心半径较小（例如 <6
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主要发现

• 巡天在160 deg²范围内识别出154个星系团候选体，通量≥10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻²，其中80 deg²范围内的通量限为1.8×10⁻¹³ erg s⁻¹ cm⁻²。
• 污染水平估计为27%（4σ显著性阈值），高纯度样本包含45个星系团（显著性 >5σ）。
• 源数计数与先前PSPC基巡天（如RDCS、160SD）一致，最低可达3×10⁻¹⁴ erg s⁻¹ cm⁻²。
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