Эволюция корреляционных соотношений скоплений галактик. Неразрешенное излучение северного диска галактики М31 тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

На правах рукописи

Олег Васильевич Котов

ЭВОЛЮЦИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СООТНОШЕНИЙ

СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИК. НЕРАЗРЕШЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СЕВЕРНОГО ДИСКА ГАЛАКТИКИ М31.

01.03.02 Астрофизика и радиоастрономия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва, 2006

Работа выполнена в Институте космических исследований РАН

Научный руководитель: доктор физ.-мат. на} к

Вихлинин Алексей Александрович

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук

доктор физ.-мат на> к

Гнедин Юрий Николаевич (ГАО РАН)

Ведущая организация: АКЦ ФИАН (Москва)

Защита диссертации состоится 26 мая 2006 г. на заседании диссертационного совета Д002 113.02 в конференц-зале Института космических исследований РАН по адресу: Москва, 117997, ул. Профсоюзная, 84/32, ИКИ РАН, подъезд 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИКИ РАН

Автореферат разослан 25 апреля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ДОС к. т. н

А. Ю. Ткаченко

(У-ЪЪ

Общая характеристика работы Актуальность темы

Скопления галактик являются самыми большими, гравитационно связанными объектами во Вселенной и представляют один из самых богатых источников информации для различных космологических тестов. Дело в том, что, образовавшись из высокоамплитудных флуктуаций поля плотности скопления несут в себе информацию о свойствах этого поля - амплитуде и средней плотности вещества, что эффективно используется при проведении космологических исследований.

Одним из наиболее мощным методов определения космологических параметров, основанных на наблюдении скоплений, является измерение эволюции скоплений на больших г. Важным инструментом для таких измерений является построение функции масс, которая пользуется популярностью из-за ее сильной зависимости от ряда космогогических параметров.

Для измерения функции масс необходимо провести измерения полных масс у статистически полной подборки скоплений. Прямое измерение масс у всех членов подборки непростая задача, поэтому необходимо связать массу с более легко измеряемыми параметрами. Среди параметров скоплений, которые наиболее тесно коррелируют с массой, можно выделить температуру газа скоплений. Действительно, ¿емпература газа тесным образом связана с глубиной-потенциальной ямы скопления. С выводом на орбиту спутников ХММ-Нъютон и Чапдра появилась возможность измерять температуры до красных смещений г ~ 1. Точность определения температур возросла на столько, что неопределенность соотношения между массой и температурой на данном этапе является главным ограничивающим фактором. В ряде работ были произведены точные измерения соотношения между массой и температурой близких скоплений, но надежных измерений эволюции соотношения с красным смещением все еще не были сделаны.

Отклонение соотношения между полной светимостью и температурой газа скоплений от предсказания автомодельной теории, предполагающей, что только гравитация управляет процессом формирования скоплений, указывает, что другие факторы также вносят вклад в процесс формирования. Изучение этих факторов нужно для понимания процессов, определяющих такие параметры скоплений, как температура газа и полная светимость, которые используются как определители полных

масс Знание эволюции соотношений с красны

1 гм'чцут-

шшжшт

РОС. НА1

БИБЛИОТЕКА С.-Петербург у

оэ 200^»^°

пользоваться для оценки влияния различных не гравитационных процессов на формирование скоплений.

Изучение различных галактик необходимо для понимания пашей собственной Галактики. Наше относительное расположение внутри Галактики делает ее наблюдения в оптическом и рентгеновском диапазонах затруднительным из-за сильного поглощения излучения галактической пылью Галактика М31. находящаяся от нас на расстоянии 760 кпс, является ближайшей спиральная галактикой. Ее расположение, а также удачная ориентация, делают М31 удобной для наблюдений. Одной из интересных задач таких наблюдений является изучения диффузного рентгеновского излучения в галактическом диске. Диффузное излучение является признаком горячего газа и указывает на современное звезднооб-разование С запуском обсерваторий ХММ-Ныотон и Чандра возможности детального изучения диффузного излучения сильно возросли

Цель работы

Основной целью исследований, представленных в диссертации, было надежное измерение эволюции корреляционных соотношений между параметрами скоплений галактик путем:

1) Составления статистически-представительной подборки динамически - эволюционировавших скоплений галактик с красными смещениями 2 > 0.4:

2) Измерения у членов составленной подборки пространственно - разрешенных распределений температур и плотностей газа до радиусов, порядка половины вирилльного радиуса;

3) Проведения гидростатических измерений полных масс используя измеренные распределения температур и плотностей газа;

4) Измерения параметров корреляционных соотношений.

Второй целью работы является использование глубоких наблюдений северного диска галактики Андромеда (М31) рентгеновской обсерваторией ХММ-Ньютон для детектирования и исследование мягкого неразрешенного рентгеновское излучения от диска.

Научная новизна

Измерено эволюция корреляционного соотношения полной массой и температ\ры скотенлй Впервые для измерения полных масс подборки далеких скоп юнип использовались пространственно-разрешенные распределения гемперл 1% :гы.

Проведено детальное исследование мягкого неразрешенного рентгеновского излучения от диска М31.

Открыто новое скопления галактик, заслоненное диском М31. Используя рентгеновские данные обсерватории ХММ-Ныотон было измерено красное смещение скопления г = 0.290 с 2% погрешностью

Научная и практическая ценность работы

Измеренное корреляционное соотношения полной массы и температуры газа далеких скоплений совместно с уже хорошо-измеренным соотношением близких скоплений могут быть использованы для построения функции температур на разных красных смещениях.

Измеренная корреляция полной светимости и температуры газа далеких скоплений может быть использована для оценки роли не гравитационных процессов при формировании скоплений

Детектирование нового скопления, расположеного за диском М31, и измерение его красное смещения г = 0.290 с 2% погрешностью используя только данные обсерватории ХММ-Нъютои демонстрируют возможности поиска скоплений в рентгеновском диапазоне в регионах, где оптический поиск затруднен

Структура диссертации

Диссертация состоит из двух частей, разбитых на 5 глав Объем диссертации — 96 страниц, в том числе 25 рисунков и 12 1нблиц. Список литературы содержит 89 ссылки

Апробация работы

Результаты, полученные в диссертации, докладывались на международной научной конференции Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра (Москва, 2005) и были представлены на конференциях Американского астрономического общества (Нешвилл, США, 2003 и Сан-Диего. США, 2004).

По теме диссертации опубликовано 4 работы в ведущих журналах.

Содержание работы

Первая часть диссертации посвящена исследованию эволюции корреляционных соотношений между такими параметрами скоплений галактик. как полная масса температура газа и рентгепове кая светимость

Основной задачей этой части является измерение эволюции соотношения между полной массой и интегральной температурой газа скоплений. Данная корреляция была недавно хорошо измерена для близких скоплений, но надежных измерений ее эволюции все еще не было произведено. Соотношения между полной массой и интегральной температурой газа чрезвычайно важно для космологических исследований, основанных на свойствах скоплений Так например, оно позволяет оценивать функции масс для больших выборок скоплений на разных красных смещениях, качество наблюдений которых может быть достаточным для измерения интегральных температур, но недостаточным для прямого измерения полных масс. Основной технической трудностью для измерения этого соотношения является гидростатическое измерение полных масс у статистически-представительной выборки далеких скоплений внутри достаточно большого радиуса, например, порядка половины вириального радиуса. Для измерение полных масс таким методом необходимо знание пространственно разрешенных распределений температур и плотностей газа скоплений. Провести такие измерения оказалось возможным только недавно, после запусков на орбиту рентгеновских обсерваторий Чандра и ХММ-Нъютон. Наряду с измерением эволюции соотношения между полной массой и интегральной температурой газа, представлено подтверждение эволюции соотношения между интегральной температурой газа и рентгеновской светимостью скоплений.

Первая глава диссертации является кратким введением и посвящена представлению теоретических обоснований для появления наблюдаемых соотношений между параметрами скоплений. Например, показывается, что одним из предсказаний популярной теории формирования скоплений - автомодельной теории, является тесная и простая связь между полной массой скопления М и температурой газа скопления Т:

Цг)М сх Т3/2. (1)

Указывается, что экспериментальное подтверждение существования такой зависимости могло бы существенно упростить использование скоплений в космологических исследованиях, и в то же время приводятся доводы против применения предсказаний теории без экспериментальной проверки. Ярким предостережением может служить отклонение наблюдаемого соотношения между полной светимостью Ь\м\ и температурой газа Т у близких скоплений Ь\у0\ ~

Т2 7

от предсказания автомодельной

теории ¿ьо] ~ Т2.

г. крс г, крс

Рис 1. Измеренные профили плотности (Слева) и температуры (Справа) газа скопления МАС51423.8+2404, находящегося на красном смещении г = 0.54. Точечной линией на обоих рисунках показан радиус, соответствующий контрасту плотности Д = 500. Сплошными линиями показаны полученные аппроксимации распределений.

Вторая глава диссертации посвящена описанию использованной подборки далеких скоплений галактик и технически интересным особенностям обработки данных, а также измерению параметров скоплений галактик по этим данным.

В использованную в работе подборку включаются только динамически-эволюционировавшие скопления. Соответствие скоплений этому критерию необходимо для правомерности применения уравнения гидростатического равновесия для вычисления полных масс. Еще одним критерием отбора является продолжительность наблюдения скотения. Продолжительность должна быть достаточной для измерения профилей температуры скоплений до радиуса, порядка половины вириального радиуса,

г ~ я^А

Для всех отобранных скоплений производится построение профилей плотности и температуры газа (см рис. 1). Данная задача имеет свои специфические особенности для данных обсерватории ХММ-Ньюгпон. Функция отклика обсерватории не может быть рассмотрена как пренебрежительно малая при пространственно-разрешенном анализе далеких скоплений галактик. Примененные в работе методы позволяют решить

5=

Ю14

о

1

10

1

10

Рис. 2. Соотношения между температурой газа и полной массой далеких скоплений галактик. Справа полные массы скорректированы на фактор эволюции Е(г), предсказанный автомодельной теорией. Пустые кружки соответствуют измерениям по данным обсеваториа ХММ-Нъютон Сплошные кружки соответствуют измерениям по данным обсеватории Чандра. Сплошными линиями показано соотношение для близких скоплений.

эту проблему не прибегая к упрощающим предположениям.

Полученные профили температур и плотностей газа являются проекциями Зх мерных распределений температур и плотностей газа скоплений. Учитывая, что именно знание Зх мерных распределений необходимо для вычисления полной массы, для их воссоздания используются модели Зх мерных распределений, которые проецируются вдоль луча зрения и сравниваются с данными. Использованные в работе модели были до этого успешно применены для аппроксимации распределений температур и плотностей газа близких скоплений, измеренных по качественным данным обсерватории Чандра. Одной из особенностей этих моделей являемся большое число степеней свободы, что позволяет аккуратно моделировать все наблюдаемые особенности профилей (см рис. 1).

В конце этой главы, для вычисления полных масс скоплений, к полученным аппроксимациям Зх-мерных распределений температур и плотностей газа применяется уравнение гидростатического равновесия:

Щг) =

+

(2)

б

¿ьог eri ¿boi* ere s~'

Рис. 3 Соотношения между температурой газа и полной светимостью далеких скоплений галактик Справа- полные светимости скорректированы на фактор (1 + z)~l 8 Пустые кружки соответствуют измерениям по данным обсеватории ХММ-Нъютон. Сплошные крхжки соответствуют измерениям по данным обсеватории Чандра. Сплошными лнниями показано соотношение для близких скоплений

Массы всех скоплений вычисляются внутри радиуса, соответствующего среднему контрасту плотности Д = 500 относительно критичной плотности на красном смещении скопления (см рис. 1)

Подобное вычисление полных масс на радиусе г ~ Ята/2 для подборки далеких скоплений было проделано впервые. В ранних работах, из-за трудностей измерения пространственно-разрешенных профилей температур, обычно предполагалось, что распределение газа в скоплениях является изотермальным.

Наряду с полными массами для каждого скопления вычисляются следующие температурные средние: Тет„ и получаемые интегрированием Зх-мерных профилей температур с различными весами в диапазоне радиусов 70 кпе < г -с Г500 (нижний предел в интегрировании позволяет минимизировать влияние центральных регионов, подверженных радиационному охлаждению). Эти температурные средние дополняют традиционную спектральную температуру Т5р,,с, получаемую аппроксимацией излучения скопления, извлеченого с региона 70 кпе < г < Г500, моделью излучения плазмы и служат для сравнения с результатами ранних работ.

Третья глава диссертации посвящена измерению эволюции соотношений между параметрами скоплений.

Измерение соотношения между температурой газа и полной массой далеких скоплений производится в два этапа. На первом этапе производится измерение эволюции нормировки соотношения относительно близких скоплений, а на втором этапе производится измерение наклона соотношения для далекий скоплений.

Для измерения эволюции нормировки соотношение с красным смещением, используется следующая параметризация:

= (3)

где Ы0 фиксируется на значении нормировки соотношения близких скоплений. Наилучшая аппроксимация измерений далеких скоплений галактик соответствует параметру а = 1.02 ± 0.20. что совпадает с предсказанием автомодельной теории (см рис. 2), а = 1

Зная, что поведение нормировки соотношения с красным смещением совпадает с предсказанием автомодельной теории, на следующем этапе измеряется наклон соотношения для далеких скоплений. Применение следующей параметризации:

= (4)

позволяет измерить 7 = 1.55 ± 0.14, что согласуется с предсказанным автомодельной теорией наклоном 7 = 1.5.

Последняя часть этой главы посвящена измерению эволюции соотношения между полной светимостью и температурой I аза. Хотя измерение данного соотношения технически более простая задача, в литературе периодически возникают споры, о надежности существующих измерения эволюции этого соотношения. Собранная уникальная подборка далекий скоплений галактик позволяет проделать такие измерения с хорошей точностью. Для измерения эволюции нормировки соотношение с красным смещением, используется следующая параметризация:

Ьъы = Аг0(1 + гУТ?тю, (5)

где значения Л'о и а фиксируются на величинах близких скоплений. Традиционно полные светимостью скоплений извлекаются из региона 70 кпс ^ г г'зип. чтобы минимизировать влияние центральных регионов. подверженных радиационному охлаждению. Применение данной

R.A. CJ2000) H.A. иаот.

Рис 4 Слева' Оптическое изображение галактики M31(Digiti7pd Sky Survey) с указанием относительных расположений 1-го, 2-го и 3-го Северных Полей наблюдений спутника ХММ-Ньютпон галактики М31 Справа Рентгеновское изображение 3-го Северного Поля наблюдения спутника ХММ-Ньютон галактики М31 с указанием ранее неизвестного скопления галактик RXJ0046 4+4204

параметризации к измерениям далеких скоплений галактик позволяет измерить 7 = 1.8 ± 0.2 (см рис. 3), что подтверждает эволюцию соотношения с красным смещением.

Вторая часть диссертации посвящена наблюдениям спутником ХММ-Ньютон северного диска галактики М31 и состоит из двух частей. Галактика Андромеда (М31) находится на расстоянии 760 кпс от нас и является ближайшей спиральная галактикой Из-за ее близости и благоприятной ориентации М31 является уникальным объектом для изучения. На сегодняшний день существуют наблюдения трех регионов северного диска галактики М31 спутником ХММ-Ньютон (см рис. 4). Эта часть диссертации использует эти наблюдения и акцентируется на анализах неразрешенного излучения галактики М31, обнаруженого в 1-м Северном Поле наблюдения, и ранее неизвестного скопления галактик RXJ0046.4+4204, задетектированного в 3-м Северном Поле наблюдения.

Четвертая глава диссертации посвящена исследованию неразре-^ шенного рентгеновского излучения от диска галактики М31. Показывается, что наблюдение спутником ХММ-Ньютон 1-го Северного Поля М31 выявляет существование мягкого неразрешенного излучения от диска М31 Пространственное расположение неразрешенное излучение коррелирует со спиральной структурой галактики и отслеживается до

расстояния ~ 7 кпс от центра галактики. Спектр неразрешенного излучения хорошо аппроксимируется моделью с двумя компонентами: компонентой теплового излучения оптически тонкой плазмы с температурой Т — 0.26 ± 0.5 кэВ и степенным законом с фото-индексом ~ 1.7. При этом вклад компоненты степенного закона менее 25% в суммарную светимость в диапазоне 0.3 - 2.0 кэВ Указывается, что спектр неразрешенного излучения существенно отличается от суммарного спектра слабых точечных источников, собранного с того же региона, который хорошо аппроксимируется степенным законом с фото-индексом 1.8±0.1. На основании этого делается предположение, что неразрешенного излучения скорее всего состоит из диффузного излучения межзвездного газа и рентгеновского излучения нормальных звезд.

Пятая глава диссертации посвящена описанию детектирования ранее неизвестного скопления галактик КХ.Ю04С.4 !-4204 в 3-ем Северном Поле наблюдения спутника ХММ-Нъютои галактики М31 (см рис. 4) Показывается, что при помощи анализа пространственного распределения излучения ЮС.Ю046.4 ; 4204 удается установить, что оно соответствует типичному распределению скопления галактик. Далее показывается, что спектр источника хорошо аппроксимируется тепловым излучением оптически-тонкой плазмы с температурой Т = 5.5 ± 0.5 кэВ. Исключительно с помощью рентгеновского спектра удается установить с 2% погрешностью, что источник рассположен на красном смещении 2 = 0.290. На основание измеренного пространственно-разрешенного профиля температур и профиля плотности газа измеряется полная масса скопления в предположении гидростатического равновесия. Показывается, что находка демонстрирует возможности поиска скоплений в рентгеновском диапазоне в регионах, где оптический поиск затруднен.

Основные результаты, выносимые на защиту

• Для подборки далеких, динамически-эволюционировавших скоплений галактик с красными смещениями в диапазоне 0.4 < г < 0.7 было произведено гидростатическое измерение полных масс внутри радиуса, порядка половины вириального радиуса, используя пространственно-разрешенные распределения температуры и плотности газа скоплений.

• Используя измеренные полные массы скоплений, было произведено измерение эволюции соотношения между полной массой и тем-

пературой скоплений. Полученная эволюция совпадает с предсказаниями автомодельной теории.

• Выла подтверждена эволюции соотношения между температурой и болометрической светимостью скоплений.

• Произведено исследование мягкого неразрешенного рентгеновское излучения от диска М31 по данным глубокого наблюдения обсерватории ХММ-Ньютон. Получение результаты совместимы с предположением, что значительная часть этого излучения обязана своим происхождением горячему диффузному газу находящемуся в спиральных рукавах М31 и нормальным звездам диска М31

Список основных публикаций по теме диссертации

[1] Kotov О., Vikhlinin A., Chandra Sample of Galaxy Clusters at z=0.4-0.55: Evolution in the Mass-Temperature Relation. // Astrophys. Journal, 2006, v. 641, p. 752

[2] Kotov 0., Vikhlinin A., XMM-Newton Observations of Evolution of Cluster X-Ray Scaling Relations at z=0.4-0.7 // Astiophys. Journal, 2005, v. 633, p. 781

[3] Kotov O., Trudolyubov S., Vestrand W. T , .4 Cluster of Galaxies Hiding Behind M31: XMM-Newton Observations of RX J0046.4+4Щ 11 Astrophys. Journal, 2006, v. 641, p. 756

[4] Trudolyubov S., Kotov O., Priedhorsky W., Cordova F.,XMM-Newton Observations of "the MSI Northern Disk: Properties of Selected X-Ray Sources and Unresolved Emission. Astrophys Journal, 2005, v. 634, p. 314

«

! i

055/02/2 Ротапринт ИКИ РАН

Москва, 117997, Профсоюзная, 84/32

Подписано к печати 25.04.2006

Заказ 2036 Формат 70 х 108/32 Тираж 100

0.9 уч.-изд.л

»173 7t

Введение

I ЭВОЛЮЦИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СООТНОШЕНИЙ

1 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИЙ

1.1 Корреляционные соотношения.

2 НАБЛЮДЕНИЯ ДАЛЕКИЙ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИК ОБСЕР-Ä ВАТОРИЯМИ XMM-Newton и Chandra

2.1 Подборка скоплений.

2.2 Первичный анализ данных обсерватории XMM-Newton.

2.2.1 Фильтрация протонных вспышек.

2.2.2 Учет уменьшения эффективной площади зеркал обсерватории XMM-Newton с углом отклонения от оптической оси. k 2.2.3 Моделирование фона обсерватории XMM-Newton

2.3 Первичный анализ данных обсерватории Chandra.

2.4 Исключение точечных источников из данных.

2.5 Моделирование распределений плотности газа скоплений.

2.5.1 Измерение профилей яркости по данным обсерватории Chandra

2.5.2 Измерение профилей яркости по данным обсерватории XMM-Newton

2.5.3 Соотношение между профилем яркости и распределением плотности газа

2.5.4 3D модель распределения плотности газа.

2.5.5 Моделирование распределения плотности газа.

2.6 Моделирование распределений температуры газа далеких скоплений галактик

2.6.1 Измерение профилей температуры газа скоплений.

2.6.2 3D модель распределения температуры.

2.6.3 Моделирование распределения температуры газа.

2.7 Вычисление полных масс.

2.8 Вычисление температурных средних.

3 ИЗМЕРЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ КОРРЕЛЯЦИЙ

3.1 Эволюция корреляционного соотношения температуры газа и полной массы скоплений.

3.2 Эволюция корреляционного соотношения температуры газа и полной светимости скоплений.

4.2 Наблюдения и анализ данных.72

4.3 Пространственный анализ.73

4.4 Спектральный анализ.75

4.5 Заключение.78

5 НАБЛЮДЕНИЕ СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК ЗА ДИСКОМ М31 79

5.1 Введение.79

5.2 Описание наблюдения и предварительного анализа данных.81

5.3 Результаты.83

5.3.1 Пространственные характеристики излучения скопления . 83

5.3.2 Спектральные характеристики излучения скопления .86

5.3.3 Измерение профиля температуры межгалактического газа . 88

5.3.4 Измерение полной массы и светимости скопления.89

5.3.5 Положение скопления на Ь-Т и М-Т соотношениях .91

5.3.6 Наблюдаемое поглощение излучения скопления .92

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ КО ВТОРОЙ ЧАСТИ 96

Список иллюстраций

2.1 Рентгеновские изображения далеких динамически-эволюционировавших скоплений.22

2.2 Рентгеновское изображение далекого скопления, находящегося в стадии высокой динамической активности.23

2.3 Типичная кривая блеска обсерватории XMM-Newton .26

2.4 Детектирование точечных источников по данным обсерваторий Chandra и XMM-Newton.32

2.5 Рассеяние излучения точечного источника функцией отклика обсерватории XMM-Newton.33

2.6 Профили яркости скоплений по данным обсерватории Chandra . 37

2.7 Профили яркости скоплений по данным обсерватории Chandra (Продолжение) .38

2.8 Профили яркости скоплений по данным обсерватории XMM-Newton . 40

2.9 Профили яркости скоплений по данным обсерватории XMM-Newton (Продолжение).41

2.10 Профили температур скоплений по данным обсерватории Chandra . . 46

2.11 Профили температур скоплений по данным обсерватории Chandra (Продолжение).47

2.12 Профили температур скоплений по данным обсерватории XMM-Newton 49

2.13 Профили температур скоплений по данным обсерватории XMM-Newton (Продолжение).50

3.1 Соотношение между спектральной температурой газа и полной массой близких скоплений.58

3.2 Соотношения между спектральной температурой газа и полной массой далеких скоплений галактик .59

3.3 Соотношения между взвешенной с плотностью температурой газа и полной массой далеких скоплений галактик.60

3.4 Соотношения между взвешенной с квадратом плотности температурой газа и полной светимостью далеких скоплений галактик.62

4.1 Оптическое изображение галактики М31 с указанием относительных расположений 1-го, 2-го и 3-го Северных Полей .72

4.2 Оптическое и инфракрасное изображения северного диска М31 с наложенными рентгеновскими контурами .74

4.3 Оптическое изображение северного диска галактики М31 с обозначенными регионами извлечения неразрешенного излучения и фона . 75 'Ъ

4.4 Спектр неразрешенного рентгеновского излучения северного диска га- в лактики М31. 76

5.1 Рентгеновское изображение 3-го Северного Поля наблюдения спутника ХММ-Ньютои галактики М31.80

5.2 Оптическое изображение Г1ХЛ004б.4+4204 с наложенными рентгеновскими контурами .82

5.3 Профиль яркости 11ХЛ0046.4+4204 с полученными аппроксимациями . 84

5.4 Спектр 11ХЛ0046.4+4204 с полученными аппроксимациями.87

5.5 Профиль температуры межгалактического газа 11ХЛ0046.4+4204 . 90

V И»

Список таблиц

2.1 Подборка скоплений галактик по данным обсерватории XMM-Newton 24

2.2 Подборка скоплений галактик по данным обсерватории Chandra . 25

2.3 Очищенные от вспышек экспозиции наблюдений скоплений по данным обсерватории XMM-Newton.27

2.4 Очищенные от вспышек экспозиции наблюдений скоплений по данным обсерватории Chandra.31

2.5 Параметры моделирования профилей яркости по данным обсерватории Chandra.39

2.6 Параметры моделирования профилей яркости по данным обсерватории XMM-Newton.39

2.7 Измеренные полные массы и температурные средние скоплений по данным обсерватории Chandra.54

2.8 Измеренные полные массы и температурные средние скоплений по данным обсерватории XMM-Newton.55

3.1 Аппроксимация степенным законом объединенного Chandra и XMM-Newton соотношения полной массы и температуры межгалактического газа .61

4.1 Наблюдения обсерваторией ХММ-Нъютоп Первого, Второго и Третьего Северных ХММ-Нъютоп Полей М31.73

5.1 Полученные параметры аппроксимации профиля яркости скопления RXJ0046.4+4204 стандартной ß и а — ß моделями.85

5.2 Результаты спектрального анализа скопления RXJ0046.4+4204 . 87 Л

Введение

Актуальность темы

Скопления галактик являются самыми большими гравитационно связанными объектами во Вселенной и представляют один из самых богатых источников информации для различных космологических тестов. Дело в том, что, образовавшись из высокоамплитудных флуктуаций поля плотности, скопления несут в себе информацию о свойствах этого поля - амплитуде и средней плотности вещества, что эффективно используется при проведении космологических исследований.

Одним из наиболее мощных методов определения космологических параметров, основанных на наблюдении скоплений, является измерение эволюции скоплений на больших Важным инструментом для таких измерений является построение функции масс, которая пользуется популярностью из-за ее сильной зависимости от ряда космологических параметров.

Для измерения функции масс необходимо провести измерения полных масс у статистически полной подборки скоплений. Прямое измерение масс у всех членов подборки непростая задача, поэтому необходимо связать массу с более легко измеряемыми параметрами. Среди параметров скоплений, которые наиболее тесно коррелируют с массой, можно выделить температуру газа скоплений. Действительно, температура газа тесным образом связана с глубиной потенциальной ямы скопления. С выводом на орбиту спутников ХММ-Нъютпон и Чандра появилась возможность измерять температуры до красных смещений г ~ 1. Точность определения температур возросла настолько, что неопределенность соотношения между массой и температурой на данном этапе является главным ограничивающим фактором. В ряде работ были произведены точные измерения соотношения между массой и температурой близких скоплений, но надежных измерений эволюции соотношения с красным смещением все еще не было сделано.

Отклонение соотношения между полной светимостью и температурой газа скоплений от предсказания автомодельной теории, предполагающей, что только гравитация управляет процессом формирования скоплений, указывает, что другие факторы также вносят вклад в процесс формирования. Изучение этих факторов нужно для понимания процессов, определяющих такие параметры скоплений, как температура газа и полная светимость, которые используются как определители полных масс. Знание эволюции соотношений с красным смещением может использоваться для оценки влияния различных не гравитационных процессов на формирование скоплений.

Изучение галактик необходимо для понимания нашей собственной Галактики. Наше относительное расположение внутри Галактики делает ее наблюдения в оптическом и рентгеновском диапазонах затруднительным из-за сильного поглощения излучения галактической пылыо. Галактика М31, находящаяся от нас на расстоянии 760 кпе, является ближайшей спиральной галактикой. Ее расположение, а также удачная ориентация, делают М31 удобной для наблюдений. Одной из интересных задач таких наблюдений является изучение диффузного рентгеновского излучения в галактическом диске. Диффузное излучение является признаком горячего газа и указывает на современное звездообразование. С запуском обсерваторий ХММ-Ньютон и Чандра возможности детального изучения диффузного излучения сильно возросли.

Цель работы

Основной целыо исследований, представленных в диссертации, было надежное измерение эволюции корреляционных соотношений между параметрами скоплений галактик путем:

1) Составления статистически-представительной подборки динамически - эволюционировавших скоплений галактик с красными смещениями х > 0.4;

2) Измерения у членов составленной подборки пространственно - разрешенных распределений температур и плотностей газа до радиусов, порядка половины вири-алыюго радиуса;

3) Проведения гидростатических измерений полных масс, используя измеренные распределения температур и плотностей газа;

4) Измерения параметров корреляционных соотношений.

Второй целыо работы является использование глубоких наблюдений северного диска галактики Андромеда (М31) рентгеновской обсерваторией ХММ-Ньютон для детектирования и исследования мягкого неразрешенного рентгеновского излучения от диска.

Содержание работы

Первая часть диссертации посвящена исследованию эволюции корреляционных соотношений между такими параметрами скоплений галактик, как полная масса, температура газа и рентгеновская светимость. Основной задачей этой части является измерение эволюции соотношения между полной массой и интегральной температурой газа скоплений. Данная корреляция была недавно хорошо измерена для близких скоплений, но надежных измерений ее эволюции все еще не было произведено. Соотношение между полной массой и интегральной температурой газа чрезвычайно важно для космологических исследований, основанных на свойствах скоплений. Так например, оно позволяет оценивать функции масс для больших выборок скоплений на разных красных смещениях, качество наблюдений которых, может быть достаточным для измерения интегральных температур, но недостаточным для прямого измерения полных масс. Основной технической трудностью для измерения этого соотношения является гидростатическое измерение полных масс у статистически-представительной выборки далеких скоплений внутри достаточно большого радиуса, например, порядка половины вириального радиуса. Для измерение полных масс таким методом необходимо знание пространственно разрешенных распределений температур и плотностей газа скоплений. Провести такие измерения оказалось возможным только недавно, после запусков на орбиту рентгеновских обсерваторий Чаидра и ХММ-Нъютон. Наряду с измерением эволюции соотношения между полной массой и интегральной температурой газа, представлено подтверждение эволюции соотношения между интегральной температурой газа и рентгеновской светимостью скоплений.

Первая глава диссертации является кратким введением и посвящена представлению теоретических обоснований для появления наблюдаемых соотношений между параметрами скоплений. Например, показывается, что одним из предсказаний популярной теории формирования скоплений - автомодельной теории, является тесная и простая связь между полной массой скопления М и температурой газа скопления Т:

Н(г)М ос Т3/2. (1)

Указывается, что экспериментальное подтверждение существования такой зависимости могло бы существенно упростить использование скоплений в космологических исследованиях, и в то же время приводятся доводы против применения предсказаний теории без экспериментальной проверки. Ярким предостережением может служить отклонение наблюдаемого соотношения между полной светимостью Ьъ0\ и температурой газа Т у близких скоплений ~ Т2,7 от предсказания автомодельной теории Ььо\ ~ Г2.

Вторая глава диссертации посвящена описанию использованной подборки далеких скоплений галактик и технически интересным особенностям обработки данных, а также измерению параметров скоплений галактик по этим данным.

В использованную в работе подборку включаются только динамически - эволюционировавшие скопления. Соответствие скоплений этому критерию необходимо для правомерности применения уравнения гидростатического равновесия для вычисления полных масс. Еще одним критерием отбора является продолжительность наблюдения скопления. Продолжительность должна быть достаточной для измерения профилей температуры скоплений до радиуса, порядка половины вириального радиуса, г ~ Ду;г/2.

Для всех отобранных скоплений производится построение профилей плотности и температуры газа. Данная задача имеет свои специфические особенности для данных обсерватории ХММ-Нъютон. Функция отклика обсерватории не может быть рассмотрена как пренебрежительно малая при пространственно-разрешенном анализе далеких скоплений галактик. Примененные в работе методы позволяют решить эту проблему, не прибегая к упрощающим предположениям.

Полученные профили температур и плотностей газа являются проекциями Зх-мерных распределений температур и плотностей газа скоплений. Учитывая, что именно знание Зх-мерных распределений необходимо для вычисления полной массы, для их воссоздания используются модели Зх-мерных распределений, которые проецируются вдоль луча зрения и сравниваются с данными. Использованные в работе модели были до этого успешно применены для аппроксимации распределений температур и плотностей газа близких скоплений, измеренных по качественным данным обсерватории Чандра. Одной из особенностей этих моделей является большое число степеней свободы, что позволяет аккуратно моделировать все наблюдаемые особенности профилей.

В конце этой главы, для вычисления полных масс скоплений, к полученным аппроксимациям Зх-мерных распределений температур и плотностей газа применяется уравнение гидростатического равновесия:

Массы всех скоплений вычисляются внутри радиуса, соответствующего среднему контрасту плотности Д = 500 относительно критичной плотности на красном смещении скопления.

Подобное вычисление полных масс на радиусе г ~ Яу;г/2 для подборки далеких скоплений было проделано впервые. В ранних работах, из-за трудностей измерения пространственно-разрешенных профилей температур, обычно предполагалось, что распределение газа в скоплениях является изотермическим.

Наряду с полными массами для каждого скопления вычисляются следующие температурные средние: Тету/ и получаемые интегрированием Зх-мерных профилей температур с различными весами в диапазоне радиусов 70 кпс < г < Г500 (нижний предел в интегрировании позволяет минимизировать влияние центральных регионов, подверженных радиационному охлаждению). Эти температурные средние дополняют традиционную спектральную температуру Т8рес, получаемую аппроксимацией излучения скопления, извлеченного с региона 70 кпс < г < г500, моделью излучения плазмы и служат для сравнения с результатами ранних работ.

Третья глава диссертации посвящена измерению эволюции соотношений между параметрами скоплений.

Измерение соотношения между температурой газа и полной массой далеких скоплений производится в два этапа. На первом этапе производится измерение эволюции нормировки соотношения относительно близких скоплений, а на втором этапе производится измерение наклона соотношения для далекий скоплений.

Для измерения эволюции нормировки соотношения с красным смещением используется следующая параметризация: где Ы0 фиксируется на значении нормировки соотношения близких скоплений. Наилучшая аппроксимация измерений далеких скоплений галактик соответствует параметру а = 1.02 ± 0.20, что совпадает с предсказанием автомодельной теории,

Зная, что поведение нормировки соотношения с красным смещением совпадает с предсказанием автомодельной теории, на следующем этапе измеряется наклон

3) а = 1 соотношения для далеких скоплений. Применение следующей параметризации: spec позволяет измерить 7 = 1.55±0.14, что согласуется с предсказанным автомодельной теорией наклоном 7 = 1.5.

Последняя часть этой главы посвящена измерению эволюции соотношения между полной светимостью и температурой газа. Хотя измерение данного соотношения технически более простая задача, в литературе периодически возникают споры о надежности существующих измерений эволюции этого соотношения. Собранная уникальная подборка далеких скоплений галактик позволяет проделать такие измерения с хорошей точностью. Для измерения эволюции нормировки соотношения с красным смещением, используется следующая параметризация: где значения N0 и а фиксируются на величинах близких скоплений. Традиционно, полные светимости скоплений извлекаются из региона 70 кпс < г < г500, чтобы минимизировать влияние центральных регионов, подверженных радиационному охлаждению. Применение данной параметризации к измерениям далеких скоплений галактик позволяет измерить 7 = 1.8±0.2 , что подтверждает эволюцию соотношения с красным смещением.

Вторая часть диссертации посвящена наблюдениям спутником ХММ-Нъютст северного диска галактики М31 и состоит из двух частей. Галактика Андромеда (М31) находится на расстоянии 760 кпс от нас и является ближайшей спиральной галактикой. Из-за ее близости и благоприятной ориентации М31 является уникальным объектом для изучения. На сегодняшний день существуют наблюдения трех регионов северного диска галактики М31 спутником ХММ-Ньютон . Эта часть диссертации использует эти наблюдения и акцентируется на анализах неразрешенного излучения галактики М31, обнаруженного в 1-м Северном Поле наблюдения, и ранее неизвестного скопления галактик ЛХЛ0046.4+4204, задетектированного в 3-м Северном Поле наблюдения.

Четвертая глава диссертации посвящена исследованию неразрешенного рентгеновского излучения от диска галактики М31. Показывается, что наблюдение спутником ХММ-Ньютон 1-го Северного Поля М31 выявляет существование мягкого неразрешенного излучения от диска М31. Неразрешенное излучение коррелирует со спиральной структурой галактики и отслеживается до расстояния ~ 7 кпс от центра галактики. Спектр неразрешенного излучения хорошо аппроксимируется моделью с двумя компонентами: компонентой теплового излучения оптически тонкой плазмы с температурой Т = 0.26 ± 0.5 кэВ и степенным законом с фото-индексом ~ 1.7. При этом вклад компоненты степенного закона составляет менее 25% в суммарную светимость в диапазоне 0.3 - 2.0 кэВ. Указывается, что спектр неразрешенного

Lbo] = N0(l + zyT'

-1Q emwi

5) излучения существенно отличается от суммарного спектра слабых точечных источников, собранного с того же региона, который хорошо аппроксимируется степенным законом с фото-индексом 1.8±0.1. На основании этого делается предположение, что неразрешенное излучение скорее всего состоит из диффузного излучения межзвездного газа и рентгеновского излучения нормальных звезд.

Пятая глава диссертации посвящена описанию детектирования ранее неизвестного скопления галактик Г1ХЛ0046.4+4204 в 3-ем Северном Поле наблюдения спутника ХММ-Нъютоп галактики М31. Показывается, что при помощи анализа пространственного распределения излучения 11ХЛ0046.4+4204 удается установить, что оно соответствует типичному распределению излучения скоплений галактик. Далее показывается, что спектр источника хорошо аппроксимируется тепловым излучением оптически-тонкой плазмы с температурой Т = 5.5 ± 0.5 кэВ. Исключительно с помощью рентгеновского спектра удается установить с 2% погрешностью, что источник расположен на красном смещении г = 0.290. На основание измеренного пространственно-разрешенного профиля температур и профиля плотности газа измеряется полная масса скопления в предположении гидростатического равновесия. К конце главы показывается, что подобный анализ демонстрирует возможности поиска скоплений в рентгеновском диапазоне в регионах, где оптический поиск затруднен.

Основные результаты, выносимые на защиту

• Для подборки далеких, динамически-эволюционировавших скоплений галактик с красными смещениями в диапазоне 0Л < г < 0.7 было произведено гидростатическое измерение полных масс внутри радиуса, порядка половины ви-риального радиуса, используя пространственно-разрешенные распределения температуры и плотности газа скоплений.

• Используя измеренные полные массы скоплений, было произведено измерение эволюции соотношения между полной массой и температурой скоплений. Полученная эволюция совпадает с предсказаниями автомодельной теории.

• Была подтверждена эволюции соотношения между температурой и болометрической светимостью скоплений.

• Произведено исследование мягкого неразрешенного рентгеновского излучения от диска М31 по данным глубокого наблюдения обсерватории ХММ-Нъютоп. Полученные результаты совместимы с предположением, что значительная часть этого излучения обязана своим происхождением горячему диффузному газу находящемуся в спиральных рукавах М31 и нормальным звездам диска М31.

Часть I

ЭВОЛЮЦИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СООТНОШЕНИЙ СКОПЛЕНИЙ

ГАЛАКТИК

3.3 Заключение

• Для подборки далеких, динамически-эволюционировавших скоплений галактик с красными смещениями в диапазоне 0.4 < г < 0.7 было произведено гидростатическое измерение полных масс внутри радиуса, порядка половины ви-риального радиуса, используя пространственно-разрешенные распределения температуры и плотности газа скоплений.

• Используя измеренные полные массы скоплений, было произведено измерение эволюции соотношения между полной массой и температурой скоплений. Полученная эволюция совпадает с предсказаниями автомодельной теории.

• Была подтверждена эволюции соотношения между температурой и болометрической светимостью скоплений.

1. S. W. Allen, R. W. Schmidt, and A. C. Fabian. The X-ray virial relations for relaxed lensing clusters observed with Chandra. MNRAS, 328:L37-L41, December 2001.

2. M. Arnaud and A. E. Evrard. The LX-T relation and intracluster gas fractions of X-ray clusters. MNRAS, 305:631-640, May 1999.

3. M. Arnaud, S. Majerowicz, D. Lumb, D. M. Neumann, N. Aghanim, A. Blanchard, M. Boer, D. J. Burke, C. A. Collins, M. Giard, J. Nevalainen, R. C. Nichol, A. K. Romer, and R. Sadat.

4. M. Arnaud, D. M. Neumann, N. Aghanim, R. Gastaud, S. Majerowicz, and J. P. Hughes. Measuring cluster temperature profiles with XMM/EPIC. A&A, 365:L80-L86, January 2001.

5. M. Arnaud, E. Pointecouteau, and G. W. Pratt. The structural and scaling properties of nearby galaxy clusters. II. The M-T relation. A&A, 441:893-903, October 2005.

6. A. Cavaliere and R. Fusco-Femiano. X-rays from hot plasma in clusters of galaxies. A&A, 49:137-144, May 1976.

7. S. Ettori, P. Tozzi, S. Borgani, and P. Rosati. Scaling laws in X-ray galaxy clusters at redshift between 0.4 and 1.3. A&A, 417:13-27, April 2004.

8. A. E. Evrard and J. P. Henry. Expectations for X-ray cluster observations by the ROSAT satellite. ApJ, 383:95-103, December 1991.

9. D. Fabricant, M. Lecar, and P. Gorenstein. X-ray measurements of the mass of M87. ApJ, 241:552-560, October 1980.

10. A. Faltenbacher, A. V. Kravtsov, D. Nagai, and S. Gottlober. Supersonic motions of galaxies in clusters. MNRAS, 358:139-148, March 2005.

11. A. Finoguenov, T. H. Reiprich, and H. Bohringer. Details of the mass-temperature relation for clusters of galaxies. A&A, 368:749-759, March 2001.

12. C. Jones and W. Forman. The structure of clusters of galaxies observed with Einstein. ApJ, 276:38-55, January 1984.

13. N. Kaiser. Evolution and clustering of rich clusters. MNRAS, 222:323-345, September 1986.

14. N. Kaiser. Evolution of clusters of galaxies. ApJ, 383:104-111, December 1991.

15. S. T. Kay, P. A. Thomas, A. Jenkins, and F. R. Pearce. Cosmological simulations of the intracluster medium. MNRAS, 355:1091-1104, December 2004.

16. I. King. The structure of star clusters. I. an empirical density law. A J, 67:471-+, October 1962.

17. D. H. Lumb, R. S. Warwick, M. Page, and A. De Luca. X-ray background measurements with XMM-Newton EPIC. ApJ, 389:93-105, July 2002.

18. M. Markevitch. The L X-T Relation and Temperature Function for Nearby Clusters Revisited. ApJ, 504:27-+, September 1998.

19. M. Markevitch, W. R. Forman, C. L. Sarazin, and A. Vikhlinin. The Temperature Structure of 30 Nearby Clusters Observed with ASCA: Similarity of Temperature Profiles. ApJ, 503:77-+, August 1998.

20. M. Markevitch, C. L. Sarazin, and A. Vikhlinin. Physics of the Merging Clusters Cygnus A, A3667, and A2065. ApJ, 521:526-530, August 1999.

21. W. G. Mathews. The enormous mass of the elliptical galaxy M87 A model for the extended X-ray source. ApJ, 219:413-423, January 1978.

22. B. J. Maughan, L. R. Jones, H. Ebeling, and C. Scharf. The evolution of the cluster X-ray scaling relations in the Wide Angle ROSAT Pointed Survey sample at z = 0.6 1.0. MNRAS, 365:509-529, January 2006.

23. J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White. A Universal Density Profile from Hierarchical Clustering. ApJ, 490:493-+, December 1997.

24. J. Nevalainen, M. Markevitch, and D. Lumb. XMM-Newton EPIC Background Modeling for Extended Sources. ApJ, 629:172-191, August 2005.

25. E. Pointecouteau, M. Arnaud, J. Kaastra, and J. de Plaa. XMM-Newton observation of the relaxed cluster A478: Gas and dark matter distribution from 0.01R200 to 0.5R200. A&A, 423:33-47, August 2004.

26. G. W. Pratt and M. Arnaud. The mass profile of A1413 observed with XMM-Newton: Implications for the M-T relation. ApJ, 394:375-393, November 2002.

27. C. L. Sarazin. X-ray emission from clusters of galaxies. Cambridge Astrophysics

28. Series, Cambridge: Cambridge University Press, 1988, 1988. *

29. L. Struder. The European Photon Imaging Camera on XMM-Newton: The pn-CCD camera. ApJ, 365:L18-L26, January 2001.

30. M. J. L. Turner. The European Photon Imaging Camera on XMM-Newton: The MOS cameras : The MOS cameras. ApJ, 365:L27-L35, January 2001.

31. A. Vikhlinin. Predicting a Single-Temperature Fit to Multicomponent Thermal Plasma Spectra. ApJ, 640:710-715, April 2006.

32. A. Vikhlinin, W. Forman, and C. Jones. Outer Regions of the Cluster Gaseous Atmospheres. ApJ, 525:47-57, November 1999.

33. A. Vikhlinin, A. Kravtsov, W. Forman, C. Jones, M. Markevitch, S. S. Murray, and L. Van Speybroeck. Chandra sample of nearby relaxed galaxy clusters: mass, gas fraction, and mass-temperature relation. ApJ submitted, 2005.

34. A. Vikhlinin, M. Markevitch, S. S. Murray, C. Jones, W. Forman, and L. Van Speybroeck. Chandra Temperature Profiles for a Sample of Nearby Relaxed Galaxy Clusters. ApJ, 628:655-672, August 2005.

35. A. Vikhlinin, B. R. McNamara, W. Forman, C. Jones, H. Quintana, and A. Hornstrup. A Catalog of 200 Galaxy Clusters Serendipitously Detected in the ROSAT PSPC Pointed Observations. ApJ, 502:558-+, August 1998.

36. A. Vikhlinin, L. VanSpeybroeck, M. Markevitch, W. R. Forman, and L. Grego. Evolution of the Cluster X-Ray Scaling Relations since z > 0.4. ApJ, 578:L107-Llll, October 2002.1. Часть II

37. НЕРАЗРЕШЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СЕВЕРНОГО ДИСКА ГАЛАКТИКИ М311. Глава 4

38. НЕРАЗРЕШЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СЕВЕРНОГО ДИСКА ГАЛАКТИКИ М3141 Введение

39. Наблюдения и анализ данных

40. Наблюдения трех регионов северной части галактического диска М31 были проведены обсерваторией XMM-Newton: 5 Января 2002 (первое наблюдение), 26 Января 2002 (второе наблюдение) и 29 Июня 2002 (третье наблюдение).

41. В последующем анализе были использованы данные всех трех ЕРЮ камер: двух MOS детекторов и одного рп детектора. Во всех трех наблюдениях EPIC камеры

42. Табл. 4.1. Наблюдения обсерваторией ХММ-Нъютон Первого, Второго и Третьего Северных ХММ-Нъютон Полей М31.

43. Для изучения мягкого диффузного рентгеновского излучения в диске М31 были построены изображения каждого из трех Северных XMM-Newton Полей галактики М31, используя данные всех детекторов в диапазоне энергий 0.2 1.5 кэВ.

44. Для улучшения чувствительности изображения MOS1 и MOS2 детекторов были объединены.

45. Рис. 4.4: EPIC спектр неразрешенного рентгеновского излучения северного диска галактики М31 EPIC рп (сплошные кружки), MOS1 (пустые квадратики) и MOS2 (пустые кружки).ассоциируемые с регионами протекающего звездообразования.

46. Данные были скорректированы на деградацию эффективной площади при удалении от оптической оси.

47. НАБЛЮДЕНИЕ СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК ЗА ДИСКОМ М3151 Введение

48. Описание наблюдения и предварительного анализа данных

49. Оптическое изображение не выявило никакого оптического протяженного двойника для RXJ0046.4+4204 (см. Рис. 5.2).

50. Для последующего спектрального и пространственного анализа, все обнаруженные точечные источники были исключены из данных, используя метод подробно описанный в Главе 2.4.53.1 Пространственные характеристики излучения скопления

51. Полученная величина радиуса ядра, гс = (56 ± 16)" ((240 ± 69) кпк для z=0.290 ), подобна величинам параметра гс, которые были получены в работе Вихлинина и др. 37. для выборки локальных скоплений.

52. Матрицы отклика и эффективные площади были вычислены, используя стандартные программы пакета SAS. Так как данные были предварительно скоррекь1 b I I ■ I1. Energy (keV)5 61. Energy (keV)

53. Табл. 5.2. Результаты спектрального анализа скопления 11Х,10046.4+4204 Параметры МОБ1 МОЭ2 РК Объед.

54. АГЯ(Ю22 см"2) 0.21±8:й 0.26±°$ 0.21±°;°2 0.22±°;°215 0.5кТ( кэВ) 6Л±Ц 5.3±q| 5.1±о5 5.5±§

55. ЕРЮ-РЫ, МОБ1 и МОЭ2 спектры вместе с полученными аппроксимациями показаны на Рис. 5.4.53.3 Измерение профиля температуры межгалактического газа

56. Восстановленный профиль температуры был аппроксимирован моделью распределения температуры, заданной Зх-мерном пространстве как:

57. Предполагая, что газ в скоплении находится в гидростатическом равновесии и используя полученные аппроксимации температуры и плотности газа можно измерить профиль полной массы скопления:« (5.2)1. Сцгпр \ alogr alogr J

58. Используя Урав. 5.2, были вычислены М500 = (5.1 ± 1.1) х 1014М© и радиус Г500 = 1.09 ± 0.08 Мпк, соответствующие среднему контрасту плотности А = 500 относительно критической плотности на красном смещении скопления. Неопределенности0.0101 И.Мрс

59. E. Anders and N. Grevesse. Abundances of the elements Meteoritic and solar. Geochim. Cosmochim. Acta, 53:197-214, January 1989.

60. K. A. Arnaud. XSPEC: The First Ten Years. In G. H. Jacoby and J. Barnes, editors, ASP Conf. Ser. 101: Astronomical Data Analysis Software and Systems V, pages 17-+, 1996.

61. M. Arnaud, S. Majerowicz, D. Lumb, D. M. Neumann, N. Aghanim, A. Blanchard, M. Boer, D. J. Burke, C. A. Collins, M. Giard, J. Nevalainen, R. C. Nichol, A. K. Romer, and R. Sadat.

62. M. Arnaud, D. M. Neumann, N. Aghanim, R. Gastaud, S. Majerowicz, and J. P. Hughes. Measuring cluster temperature profiles with XMM/EPIC. A&A, 365:L80-L86, January 2001.

63. M. Arnaud, E. Pointecouteau, and G. W. Pratt. The structural and scaling properties of nearby galaxy clusters. II. The M-T relation. 441:893-903, October 2005.

64. G. L. Bryan and M. L. Norman. Statistical Properties of X-Ray Clusters: Analytic and Numerical Comparisons. ApJ, 495:80-+, March 1998.

65. R. Di Stefano, A. K. H. Kong, M. R. Garcia, P. Barmby, J. Greiner, S. S. Murray, and F. A. Primini. Bright X-Ray Sources in M31 Globular Clusters. ApJ, 570:618636, May 2002.

66. J. M. Dickey and F. J. Lockman. H I in the Galaxy. ARA&A, 28:215-261, 1990.

67. H. Ebeling, C. R. Mullis, and R. B. Tully. A Systematic X-Ray Search for Clusters of Galaxies behind the Milky Way. ApJ, 580:774-788, December 2002.

68. A. E. Evrard. The intracluster gas fraction in X-ray clusters Constraints on the clustered mass density. MNRAS, 292:289-+, December 1997.

69. M. Haas, D. Lemke, M. Stickel, H. Hippelein, M. Kunkel, U. Herbstmeier, and K. Mattila. Cold dust in the Andromeda Galaxy mapped by ISO. A&A, 338:L33-L36, October 1998.

70. A. K. H. Kong, M. R. Garcia, F. A. Primini, S. S. Murray, R. Di Stcfano, and J. E. McClintock. X-Ray Point Sources in the Central Region of M31 as Seen by Chandra. ApJ, 577:738-756, October 2002.

71. K. D. Kuntz, S. L. Snowden, W. D. Pence, and K. Mukai. Diffuse X-Ray Emission from M101. ApJ, 588:264-280, May 2003.

72. K. S. Long, P. A. Charles, W. P. Blair, and S. M. Gordon. A Deep X-Ray Image of M33. ApJ, 466:750-+, August 1996.

73. E. A. Magnier, F. A. Primini, S. Prins, J. van Paradijs, and W. H. G. Lewin. ROSAT HRI Observations of M31 Supernova Remnants. ApJ, 490:649-+, December 1997.

74. M. Markevitch. The L X-T Relation and Temperature Function for Nearby Clusters Revisited. ApJ, 504:27-+, September 1998.

75. P. Mazzotta, E. Rasia, L. Moscardini, and G. Tormen. Comparing the temperatures of galaxy clusters from hydrodynamical N-body simulations to Chandra and XMM-Newton observations. MNRAS, 354:10-24, October 2004.

76. R. Mewe, E. H. B. M. Gronenschild, and G. H. J. van den Oord. Calculated X-radiation from optically thin plasmas. V. A&AS, 62:197-254, November 1985.

77. R. Morrison and D. McCammon. Interstellar photoelectric absorption cross sections, 0.03-10 keV. ApJ, 270:119-122, July 1983.

78. J. Nevalainen, D. Lumb, S. dos Santos, H. Siddiqui, G. Stewart, and A. N. Parmar. Discovery of an absorbed cluster of galaxies (XMMU J183225.4-103645) close to the Galactic plane with XMM-Newton. A&A, 374:66-72, July 2001.

79. C. B. Peres, A. C. Fabian, A. C. Edge, S. W. Allen, R. M. Johnstone, and D. A. White. A ROSAT study of the cores of clusters of galaxies I. Cooling flows in an X-ray flux-limited sample. MNRAS, 298:416-432, August 1998.

80. E. Pointecouteau, M. Arnaud, J. Kaastra, and J. de Plaa. XMM-Newton observation of the relaxed cluster A478: Gas and dark matter distribution from 0.01/?2oo to 0.5/2200- A&A, 423:33-47, August 2004.

81. W. H. Press and P. Schechter. Formation of Galaxies and Clusters of Galaxies by Self-Similar Gravitational Condensation. ApJ, 187:425-438, February 1974.

82. F. A. Primini, W. Forman, and C. Jones. High-resolution X-ray observations of the central region of M31 with the ROSAT satellite. 1993ApJ.410.615P, 410:615-625, June 1993.

83. P. Rosati, S. Borgani, and C. Norman. The Evolution of X-ray Clusters of Galaxies. ARA&A, 40:539-577, 2002.

84. C. L. Sarazin. X-ray emission from clusters of galaxies. Cambridge Astrophysics Series, Cambridge: Cambridge University Press, 1988, 1988.

85. L. Schmidtobreick, M. Haas, and D. Lemke. The bright 175 mu m knots of the Andromeda galaxy. A&A, 363:917-925, November 2000.

86. R. Supper, G. Hasinger, W. H. G. Lewin, E. A. Magnier, J. van Paradijs, W. Pietsch, A. M. Read, and J. Triimper. The second ROSAT PSPC survey of M 31 and the complete ROSAT PSPC source list. A&A, 373:63-99, July 2001.

87. R. Supper, G. Hasinger, W. Pietsch, J. Thiemper, A. Jain, E. A. Magnier, W. H. G. Lewin, and J. van Paradijs. ROSAT PSPC survey of M 31. A&A, 317:328-349, January 1997.

88. H. Takahashi, Y. Okada, M. Kokubun, and K. Makishima. XMM-Newton and Chandra Observations of the Central Region of M31. ApJ, 615:242-252, November 2004.

89. G. Trinchieri and G. Fabbiano. The discrete X-ray source population in M31. ApJ, 382:82-99, November 1991.

90. S. Trudolyubov, O. Kotov, W. Priedhorsky, F. Cordova, and K. Mason. XMM-Newton Observations of the M31 Northern Disk: Properties of Selected X-Ray Sources and Unresolved Emission. ApJ, 634:314-331, November 2005.

91. S. Trudolyubov and W. Priedhorsky. M31 Globular Cluster X-Ray Sources: XMM-Newton and Chandra Results. ApJ, 616:821-844, December 2004.

92. S. P. Trudolyubov, K. N. Borozdin, W. C. Priedhorsky, K. O. Mason, and F. A. Cordova. On the X-Ray Source Luminosity Distributions in the Bulge and Disk of M31: First Results from the XMM-Newton Survey. ApJ, 571-.L17-L21, May 2002.

93. A. Vikhlinin. Predicting a Single-Temperature Fit to Multicomponent Thermal Plasma Spectra. ApJ, 640:710-715, April 2006.

94. A. Vikhlinin, W. Forman, and C. Jones. Outer Regions of the Cluster Gaseous Atmospheres. ApJ, 525:47-57, November 1999.

95. A. Vikhlinin, A. Kravtsov, W. Forman, C. Jones, M. Markevitch, S. S. Murray, and L. Van Speybroeck. Chandra sample of nearby relaxed galaxy clusters: mass, gas fraction, and mass-temperature relation. ApJ submitted, 2005.

96. R. G. West, C. R. Barber, and E. L. Folgheraiter. Diffuse soft X-ray emission in ROSAT observations of M31. MNRAS, 287:10-20, May 1997.

97. C. Xu and G. Helou. High-Resolution IRAS Maps and Infrared Emission of M31. I. Morphology and Sources. ApJ, 456:152-+, January 1996.