[论文解读] The large scale structure of the soft X-ray background. I: Clusters of galaxies

A. Sołtan, G. Hasinger+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 1995

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 9

一句话总结

本文利用ROSAT全天 Survey 数据研究了软X射线背景的大尺度结构，发现在高达6度的尺度上，阿贝尔星系团与X射线发射之间存在显著的角相关性。研究结论指出，星系团与扩展的、低表面亮度的X射线晕相关联，在大于1度的尺度上贡献了约30%的X射线背景涨落，其平均弥散源光度约为~2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹，特征半径为10 h⁻¹ Mpc。

ABSTRACT

Large-scale fluctuations of the X-ray background are investigated using the ROSAT All-Sky Survey. The autocorrelation function of the extragalactic background at 1 keV is determined at separations 0.1 - 40 deg. We detect a significant signal for separations < 6 deg, which is larger than previous upper limits. We analyse the cross-correlation between the angular positions of Abell clusters of galaxies and the intensity of the X-ray background. The cross-correlation extends to several degrees for clusters of distance class .leq. 4. We conclude that Abell clusters are associated with extended, low surface brightness X-ray haloes. The mean luminosity of the diffuse sources in the 0.5-2.0 keV band is equal to approx 2.5 * 10^{43} h^{-2} erg s^{-1} and their characteristic radius a = 10 h^{-1} Mpc (H_0 = 100 h km s^{-1} Mpc^{-1}). It is shown that the higher density of normal galaxies and AGNs around clusters cannot be responsible for the increased X-ray emission. This is because it would produce a signal in the autocorrelation function measurable by the Ginga LAC experiment. Apparent extended emission could be produced either by a number of discrete sources associated with groups of galaxies concentrated around rich clusters or by a hot diffuse gas. It is shown that sources associated with Abell clusters account for approx. 30 % of the X-ray background fluctuations on scales above 1 deg.

研究动机与目标

• 研究星系团与软X射线背景在大角尺度上的空间相关性。
• 确定观测到的X射线发射是否源于弥散的高温气体，或与星系团相关的离散源。
• 量化与星系团相关的源对软X射线背景整体涨落的贡献。
• 排除星系团周围正常星系或活动星系核（AGN）密度增强作为该信号来源的其他解释。

提出的方法

• 分析ROSAT全天 Survey 数据，测量在0.1至40度分离距离范围内，1 keV能量处河外X射线背景的自相关函数。
• 将阿贝尔星系团位置与X射线背景强度进行互相关，以探测角聚集信号。
• 使用统计技术评估相关性的显著性，尤其针对距离等级≤4的星系团。
• 将正常星系和AGN预测的自相关信号与Ginga LAC实验的限制进行比较，以排除这些源作为该信号起源的可能性。
• 对具有10 h⁻¹ Mpc特征半径和~2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹光度的弥散X射线发射进行建模。
• 估算在大于1度尺度上，与星系团相关的源对X射线背景涨落的贡献比例。

实验结果

研究问题

• RQ1 阿贝尔星系团与软X射线背景之间的角相关尺度是什么？
• RQ2 观测到的X射线发射能否由星系团环境中正常星系和AGN的联合发射解释？
• RQ3 软X射线背景在大尺度上的涨落中，有多少比例可归因于与星系团相关的源？
• RQ4 观测到的X射线发射是否与弥散的高温等离子体晕或星系团周围的离散源一致？
• RQ5 与星系团相关的X射线源的光度和空间范围与已知源群体的预期值相比如何？

主要发现

• 在分离距离小于6度的范围内，检测到阿贝尔星系团与软X射线背景之间存在显著的角相关信号。
• 对于距离等级≤4的星系团，星系团位置与X射线强度之间的互相关信号可延伸至数度。
• 在0.5–2.0 keV能带中，与星系团相关的弥散X射线源的平均光度约为2.5 × 10⁴³ h⁻² erg s⁻¹。
• X射线发射的特征半径估计为10 h⁻¹ Mpc，与星系团周围扩展晕的特征一致。
• 与阿贝尔星系团相关的源在大于1度的角尺度上，贡献了约30%的X射线背景涨落。
• 增强的X射线发射无法由星系团周围正常星系或AGN密度更高来解释，因为此类信号本应被Ginga LAC实验探测到。