本文關(guān)鍵詞：星系團和團星系熱氣體的X射線輻射觀測研究　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 宇宙學(xué) 星系團 并合 質(zhì)量測量 重子演化 環(huán)境效應(yīng) 沖壓剝離 原星系團

【摘要】：在“標(biāo)準(zhǔn)”宇宙學(xué)常數(shù)冷暗物質(zhì)(ACDM)宇宙學(xué)模型下,宇宙的幾何和動力學(xué)可由幾個簡單的參數(shù)來確定。在精確宇宙學(xué)時代,觀測宇宙學(xué)的主要任務(wù)就是精確測量這些參數(shù)。在ACDM中,結(jié)構(gòu)形成是等級成團的,即小質(zhì)量的天體先形成,然后通過并合和吸積形成更大質(zhì)量的系統(tǒng)。星系團是宇宙中最大的引力束縛系統(tǒng),它們的質(zhì)量函數(shù)強烈依賴于宇宙學(xué)參數(shù),因此星系團可以做為敏感的宇宙學(xué)探針。為了做到這一點,我們需要把質(zhì)量測量到很高的精度。同時,星系團也為探索其內(nèi)部多種天體物理過程以及它們對重子物質(zhì)演化的影響提供了獨特的實驗室。并且,星系團內(nèi)部發(fā)生的天體物理過程也會影響星系團質(zhì)量,進而質(zhì)量函數(shù)的測量,最終會影響使用星系團來限制宇宙學(xué)參數(shù)的精確程度。因此,對星系團中發(fā)生的多種天體物理過程的仔細研究對宇宙學(xué)和天體物理學(xué)都是必要的。本論文主要研究星系團中的兩種天體物理過程,子團并合和沖壓剝離,并分別討論了它們對于宇宙學(xué)和星系團中重子演化的意義。 第2章中,我們研究了從Chandra-Planck遺珍項目中選取的一個并合星系團PLCK G036.7+14.9,而該項目的最終目的是獲得Planck早期Sunyaev-Zeldovich(ESZ)星系團樣本中的低紅移(z0.35)樣本的質(zhì)量函數(shù)以限制宇宙學(xué)參數(shù)。我們高分辨率的X射線觀測揭示了兩個近鄰但又明顯分開的子團,G036N和G036S,而它們并沒有被先前的ROSAT和光學(xué)以及近期的Planck所分辨。光譜分析證實了兩個子團在相互作用。根據(jù)兩個子團相互作用區(qū)域之外的形態(tài)和面亮度輪廓,核心區(qū)域的溫度分布,以及一個簡化的動力學(xué)模型,我們認為并合應(yīng)該處于早期并且應(yīng)該主要沿著視線方向。G036N寄宿了一個小的中等強度的冷核,而G036S至多含有一個很弱的冷核；我們認為這一差別不太可能是由并合造成的。G036N還寄宿了一個未分辨的射電源,如果這個射電源是延展的,那它可能在加熱G036N核心的氣體。Planck得到的SZ質(zhì)量比任一子團的X射線質(zhì)量要大,但小于整個系統(tǒng)的X射線質(zhì)量,這是由Planck沒有分辨出兩個子團而把整個系統(tǒng)解釋為單一星系團造成的。如果類似的系統(tǒng)在Planck ESZ樣本中是普遍的,這可能會對質(zhì)量函數(shù)引入顯著的偏差。因此,在應(yīng)用Planck SZ質(zhì)量函數(shù)來限制宇宙學(xué)參數(shù)前,我們需要對Planck ESZ樣本進行高分辨率的X射線觀測,以便證認這類系統(tǒng)的比例和改正這一偏差。 第3章中,我們對近鄰星系團A3627中的晚型星系ESO137-002的氣體尾進行了研究。這條氣體尾是由沖壓剝離形成的,它是星系團環(huán)境對團星系具有影響的明顯證據(jù)。Chandra數(shù)據(jù)揭示了一條長(40kpc),窄(～3kpc),并具有幾乎不變寬度的氣體尾。該氣體尾具有近似不變的溫度,～1keV,但是單溫模型給出的金屬豐度太低,這反映了氣體尾中的氣體是多相的。X射線氣體尾與星系初始星際介質(zhì)(ISM)的質(zhì)量比很小,暗示剝離應(yīng)該處于早期。對于我們使用的3個不同的模型,氣體尾似乎都是“過壓”的,這可能是由金屬豐度的不確定,熱vs.非熱X射線輻射,或者星系團內(nèi)介質(zhì)(ICM)中的磁壓造成的。除了X射線氣體尾,ESO137-002還有一條空間上對應(yīng)于X射線氣體尾的Hα氣體尾,以及一條次級Hα氣體尾。我們詳細比較了ESO137-002和ESO137-001的氣體尾,而后者在我們之前的工作中做了研究,并與數(shù)值模擬做了對比。我們發(fā)現(xiàn)兩個星系的氣體尾存在相同點與不同點,而現(xiàn)有的數(shù)值模擬在定量解釋這些觀測結(jié)果上存在困難。這條氣體尾的發(fā)現(xiàn)為研究沖壓剝離過程提供了新的觀測限制并為研究重子物理過程提供了一種新的環(huán)境。 第4章中,我們簡要討論了我們關(guān)于原星系團中恒星質(zhì)量比例的試探性工作。我們從文獻中選出了可以獲得或估計恒星質(zhì)量和總質(zhì)量的10個原星系團,估算了它們的恒星質(zhì)量比例以及恒星質(zhì)量密度。我們發(fā)現(xiàn)其中7個原星系團的恒星質(zhì)量比例遠遠小于近鄰相同質(zhì)量星系團的恒星質(zhì)量比例。通過比較它們與大樣本巡天給出的恒星質(zhì)量密度,我們認為它們很低的恒星質(zhì)量比例應(yīng)該是真實的。另外3個原星系團的恒星質(zhì)量比例與近鄰相同質(zhì)量星系團的恒星質(zhì)量比例相符。這或者是因為它們的總質(zhì)量比恒星質(zhì)量低估得更嚴重,或者是因為它們的恒星形成得更早。我們的結(jié)果暗示星系對近鄰星系團中ICM的質(zhì)量貢獻非常小,ICM的主要來源應(yīng)該是原初氣體。
[Abstract]:Under the "standard" cosmological constant cold dark matter (ACDM) cosmological model, the geometry and dynamics of the universe can be determined by several simple parameters. In the era of exact cosmology, the main task of observational cosmology is to measure these parameters accurately. In ACDM, the structure is formed in a hierarchical form, that is, the small mass of the celestial body is formed first, and then forms a system of greater mass by combining and accretion. The galaxy cluster is the largest gravitational restraint system in the universe. Their mass function strongly depends on the cosmological parameters. Therefore, galaxy clusters can be used as sensitive cosmological probes. In order to do this, we need to measure the quality to a high precision. At the same time, the cluster also provides a unique laboratory for exploring a variety of astrophysical processes within it and their impact on the evolution of baryons. Moreover, the astrophysical processes occurring within the galaxy cluster will also affect the mass of galaxy clusters, and the measurement of the mass function will ultimately affect the accuracy of the galaxy clusters to limit the cosmological parameters. Therefore, the careful study of a variety of astrophysical processes occurring in the cluster is necessary for cosmology and astrophysics. This paper is mainly concerned with two Astrophysical Processes in galaxy cluster, sub cluster coalescence and press stripping, and their significance for baryon evolution in cosmology and cluster is discussed respectively.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P157.8;P172.2

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本文編號：1340114