[论文解读] Unveiling hidden structures in the Coma cluster

A. Biviano, F. Durret+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 1995

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究利用小波分析与自适应核密度技术，对室女座星系团中613个星系红移数据（结合ROSAT的X射线数据与光学数据）进行分析，发现暗弱星系在两个主导星系之间形成一个中心峰值，追踪着星系团的主要结构，而明亮星系则形成独立的亚结构。研究结果表明星系团仍在持续吸积星系群，其速度梯度表明存在潮汐相互作用而非自转。

ABSTRACT

We have assembled a large data-set of 613 galaxy redshifts in the Coma cluster, the largest presently available for a cluster of galaxies. We have defined a sample of cluster members complete to b$_{26.5}=20.0$, using a membership criterion based on the galaxy velocity, when available, or on the galaxy magnitude and colour, otherwise. Such a data set allows us to define nearly complete samples within a region of 1~\Mpc\ radius, with a sufficient number of galaxies per sample to make statistical analyses possible. Using this sample and the {\em ROSAT} PSPC X--ray image of the cluster, we have re-analyzed the structure and kinematics of Coma, by applying the wavelet and adaptive kernel techniques. A striking coincidence of features is found in the distributions of galaxies and hot intracluster gas. The two central dominant galaxies, NGC4874 and NGC4889, are surrounded by two galaxy groups, mostly populated with galaxies brighter than b$_{26.5}=17$ and well separated in velocity space. On the contrary, the fainter galaxies tend to form a single smooth structure with a central peak coinciding in position with a secondary peak detected in X--rays, and located between the two dominant galaxies; we suggest to identify this structure with the main body of the Coma cluster. A continuous velocity gradient is found in the central distribution of these faint galaxies, a probable signature of tidal interactions rather than rotation. There is evidence for a bound population of bright galaxies around other brightest cluster members. Altogether, the Coma cluster structure seems to be better traced by the faint galaxy population, the bright galaxies being located in subclusters. We discuss this evidence in terms of an ongoing accretion of groups onto the cluster.

研究动机与目标

• 利用大样本、近乎完整的星系红移数据，绘制室女座星系团的三维结构与运动学特征。
• 通过光学与X射线数据的统计技术，识别隐藏的亚结构与主导星系群体。
• 确定暗弱星系与明亮星系的分布是否揭示了星系团的真实核心及持续的吸积过程。
• 检验中心速度梯度在暗弱星系中是否由潮汐相互作用引起，而非自转。
• 将星系的空间与运动学分布与ROSAT X射线观测所追踪的热星系际介质分布进行比较。

提出的方法

• 整理了613个星系的红移样本，依据速度、星等与颜色分配成员资格，确保对b_{26.5} = 20.0的完整度。
• 应用小波分析与自适应核密度技术，检测星系在空间与运动学分布中的结构。
• 利用ROSAT PSPC X射线图像，比较热星系际气体与星系结构的空间分布。
• 通过速度空间分离识别独立的星群，特别是围绕两个主导星系NGC4874与NGC4889的星群。
• 对半径1 Mpc范围内的星系样本进行统计分析，以确保足够密度以可靠检测结构。
• 在暗弱星系中识别出一个中心峰值，与两个主导星系之间的次级X射线峰值重合。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系团的真实中心在哪里？是通过暗弱星系还是明亮星系追踪？
• RQ2 暗弱星系的空间与运动学分布是否与热星系际气体分布一致？
• RQ3 中心暗弱星系群体中观测到的速度梯度是由潮汐相互作用引起，还是由自转引起？
• RQ4 星系团中的明亮星系是否属于单一连续结构，还是分组为亚结构？
• RQ5 有哪些证据支持星系群正持续被吸积进入室女座星系团？

主要发现

• 暗弱星系的中心分布表现出一个单一、平滑的峰值，位于两个主导星系之间，与ROSAT数据中的次级X射线峰值重合。
• 明亮星系（b_{26.5} < 17）被分组为两个独立的亚结构，分别以NGC4874与NGC4889为中心，且在速度空间中明显分离。
• 在暗弱星系群体中检测到连续的速度梯度，表明存在潮汐相互作用而非自转运动。
• 暗弱星系群体追踪着室女座星系团的主体，而明亮星系位于亚结构中，表明星系团仍在持续吸积星系群。
• 暗弱星系峰值与次级X射线峰值的空间重合，支持该区域为星系团主要引力势阱的判断。
• 在其他最亮星系团成员周围发现明亮星系的束缚群体，表明存在多个亚结构。