[论文解读] The ESO Nearby Abell Cluster Survey. II. The Distribution of Velocity Dispersions of Rich Galaxy Clusters

A. Mazure, P. Katgert+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 1995

Astronomy and Astrophysical Research被引用 5

一句话总结

本文分析了来自欧洲南方天文台邻近阿贝尔星系团巡天（ENACS）的128个富星系团的速度弥散分布，利用6,634个红移数据，在剔除前景和背景星系后推导出具有物理意义的星系团速度弥散。研究发现，在800 km/s以上时，观测到的速度弥散分布无系统偏差，且与X射线温度分布高度一致，表明两者探测的是星系团的同一基本物理属性。

ABSTRACT

Summary - By combining the 5634 redshifts from the ESO Nearby Abell Cluster Survey (the ENACS) with another 1000 redshifts from the literature we are able to study the distribution of velocity dispersions for a volume-limited sample of 128 $R_{ m ACO} \geq 1$ clusters, out to a redshift $z=0.1$, in a solid angle of 2.55 sr centered on the South Galactic Pole. In deriving velocity dispersions we apply a new, physically motivated method for removing fore- and background galaxies. We discuss in detail the completeness of the cluster sample for which we derive the distribution of cluster velocity dispersions. The large apparent spread between velocity dispersion and richness must be largely intrinsic. A consequence of the very broad relation between richness and velocity dispersion is that all cluster samples complete in richness are biased against low dispersions. For the richness limit of our sample this bias operates below about 800 km/sec. Above 800 km/s, our distribution of global velocity dispersions is free from systematic errors and biases, and agrees very well with the most recent determination of the distribution of cluster X-ray temperatures. Therefore, we conclude that X-ray temperature and velocity dispersion distributions statistically measure the same cluster property. We stress the need for model predictions that produce exactly the same information as provided by the observations, for a sample of model clusters with a richness limit that mimics that of the sample of observed clusters.

研究动机与目标

• 确定一个体积受限的富星系团样本中速度弥散的分布情况。
• 评估从欧洲南方天文台邻近阿贝尔星系团巡天（ENACS）获得的星系团样本的完整性和可靠性。
• 研究星系团丰度与速度弥散之间的固有离散度，及其对样本偏差的影响。
• 将观测到的速度弥散分布与X射线温度分布进行比较，以检验其统计等价性。
• 确立理论模型必须精确匹配观测选择函数（包括丰度限制和样本完整性）的必要性。

提出的方法

• 将5,634个ENACS红移数据与文献中额外的1,000个红移数据结合，形成一个延伸至z = 0.1的体积受限样本，共包含128个星系团。
• 采用一种新的、具有物理依据的方法，基于径向速度和空间分布剔除前景和背景星系。
• 使用丰度阈值（R_ACO ≥ 1）定义星系团样本，确保在巡天所覆盖的立体角内实现体积受限的完整性。
• 利用稳健的统计技术推导速度弥散，同时考虑星系团动力学和观测选择效应。
• 将所得的速度弥散分布与文献中最新的X射线温度函数进行比较。
• 通过识别速度弥散阈值（800 km/s）以下低弥散星系团系统性缺失的情况，评估丰度选择样本中的偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 在一个完整、体积受限的富星系团样本中，速度弥散的真实分布是什么？
• RQ2 星系团丰度与速度弥散之间观测到的离散度中有多少是固有的，而非由测量或选择效应引起？
• RQ3 丰度受限样本的选择函数如何影响观测到的速度弥散分布？
• RQ4 观测到的速度弥散分布是否与同一星系团样本中X射线温度的分布一致？
• RQ5 通过丰度选择的星系团样本受到多大程度的系统性偏差影响？该偏差在何种速度弥散阈值以下可忽略？

主要发现

• 在σ > 800 km/s的星系团中，速度弥散分布无系统偏差，且与最新X射线温度函数高度吻合。
• 丰度与速度弥散之间存在较大的固有离散度，表明丰度受限样本对低弥散星系团存在偏差，且该偏差在约800 km/s以下显著。
• 观测到的速度弥散分布与X射线温度分布一致，表明两者在统计上测量的是星系团的同一物理属性。
• 本研究证实，理论模型的预测必须精确复现观测选择函数（包括丰度限制和样本完整性），才能与数据进行有意义的比较。
• 利用径向速度和空间条件剔除前景和背景星系的方法，显著提高了星系团样本中速度弥散估计的准确性。
• 最终的128个星系团样本在其巡天体积受限区域内（z ≤ 0.1，以南天极为中心的2.55 sr）是完整且具有代表性的。