通过联合SPT和XMM-Newton分析对星系团外围非热压强的约束
摘要
我们展示了对8个大质量星系团（0.8-1.7×10^15 M⊙）的联合南极望远镜（SPT）和XMM-牛顿观测结果，这些星系团的红移范围为0.16至0.35。采用一种新颖的SZ+X射线拟合技术，我们有效地约束了这些星系团直至维里半径的热力学性质。得到的最佳拟合电子密度、去投影温度和去投影压力剖面与先前对大质量星系团的观测结果非常一致。对于样本中的大多数星系团（8个中的5个），熵剖面在维里半径附近表现出标度相似行为。我们进一步推导了所有星系团直至维里半径的流体静力学质量、气体质量和气体分数剖面。将包围气体分数剖面与宇宙气体分数剖面进行比较，我们获得了我们星系团样本在>R500处的非热压力分数剖面，展示了在R500和R200之间更陡峭的增长，这与流体动力学模拟一致。我们的分析得出的非热压力分数范围在R500处为8-28%（中位数：15±11%），在R200处为21-35%（中位数：27±12%）。值得注意的是，我们的样本中只有四个星系团有弱引力透镜质量测量值，而我们恢复的总星系团质量在考虑了非热压力后与这些测量值一致。
关键词
领域
本研究属于星系团物理学与宇宙学领域，聚焦于利用X射线和Sunyaev-Zel'dovich (SZ) 效应观测来研究星系团内介质（ICM）的热力学性质。
问题陈述
传统基于流体静力学平衡（HSE）的星系团质量估计与引力透镜测量存在系统性偏差（流体静力学质量偏差），表明ICM中（尤其在外围区域）存在不可忽略的非热压力支持，但其精确大小和径向分布的观测约束非常有限。
理论基础
研究建立在X射线和SZ观测能够分别探测ICM的密度、温度和热压力的基础上，并利用这两种观测手段相结合可能提供更全面物理图像的潜力。
研究目标或问题
本研究旨在通过新颖的XMM-Newton（X射线）和SPT（SZ）联合分析技术，精确约束样本星系团直至维里半径的热力学性质（如密度、温度、压力、熵），并由此推断非热压力在星系团外围区域的贡献。
研究意义
该研究旨在通过约束非热压力来解决流体静力学质量偏差问题，从而改进星系团质量估计的准确性，并增进对星系团外围ICM中关键物理过程（如气体湍流、体运动）的理解。