Chandra X-ray galaxy clusters at z < 1.4: Constraints on the inner slope of the density profiles
Tóm tắt
A reconstruction of the total mass (the fraction of dark matter, intercluster gas, and the brightest galaxy of the cluster) of 128 X-ray galaxy clusters at redshifts 0.01–1.4 based on Chandra observations is presented. The total mass M
200 and the baryonic mass M
b
have been measured for all the sample objects, as well as the concentration parameter c
200, which characterizes the size of the dark matter halo. The existence of a tight correlation between c
200 and M
200 is confirmed, c ∝ M
vir
/(1 + z)
b
with a = −0.56 ± 0.15 and b = 0.80 ± 0.25 (95% confidence level), in good agreement with the predictions of numerical simulations and previous observations. Fitting the inner dark-matter density slope α with a generalized NFW model yields α = 1.10 ± 0.48 at the 2σ confidence level, combining the results for the entire sample, for which the model gives a good description of the data. There is also a tight correlation between the inner slope of the dark-matter density profile α and the baryonic mass contentM
b
for massive galaxy clusters, namely, α decreases with increasing baryonic mass content. A simple power-law model is used to fit the α − M
b
distributions, yielding the break point for the inner slope of the dark-matter density profile b = 1.72 ± 0.37 (68% confidence level).
Tài liệu tham khảo
J. E. Gunn and J. R. Gott, Astrophys. J. 176, 1 (1972).
J. E. Gunn, Astrophys. J. 218, 592 (1977).
A. Del Popolo, Astron. Rep. 51, 169 (2007).
A. Del Popolo, AIP Conf. Ser. 1548, 2 (2013).
A. Del Popolo, F. Pace, and J. A. S. Lima, Mon. Not. R. Astron. Soc. 430, 628 (2013).
A. Del Popolo, F. Pace, S. P. Maydanyuk, J. A. S. Lima, and J. F. Jesus, Phys. Rev. D 87, 043527 (2013).
A. Del Popolo, F. Pace, and J. A. S. Lima, Int. J. Mod. Phys. D 22, 1350038 (2013).
A. Astashenok and A. Del Popolo, Class. Quantum Grav. 29, 5014 (2012).
A. R. Duffy, J. Schaye, S. T. Kay, and C. Dalla Vecchia, Mon. Not. R. Astron. Soc. 390, L64 (2008).
E. Bertschinger, Astrophys. J. Suppl. Ser. 58, 39 (1985).
Y. Hoffman and J. Shaham, Astrophys. J. 297, 16 (1985).
S. D. M. White and D. Zaritsky, Astrophys. J. 394, 1 (1992).
K. Subramanian, R. Cen, and J. P. Ostriker, Astrophys. J. 538, 528 (2000).
A. Del Popolo, M. Gambera, E. Recami, and E. Spedicato, Astron. Astrophys. 353, 427 (2000).
A. El-Zant, I. Shlosman, and Y. Hoffman, Astrophys. J. 560, 636 (2001).
A. A. El-Zant, Y. Hoffman, J. Primack, F. Combes, and I. Shlosman, Astrophys. J. Lett. 607, L75 (2004).
N. Hiotelis, Astron. Astrophys. 382, 84 (2002).
M. Le Delliou and R. N. Henriksen, Astron. Astrophys. 408, 27 (2003).
Y. Ascasibar, G. Yepes, S. Gottlber, and V. Muller, Mon. Not. R. Astron. Soc. 352, 1109 (2004).
L. L. R. Williams, A. Babul, and J. J. Dalcanton, Astrophys. J. 604, 18 (2004).
C. Tonini, A. Lapi, and P. Salucci, Astrophys. J. 649, 591 (2006).
Y. Ascasibar, Y. Hoffman, and S. Gottlber, Mon. Not. R. Astron. Soc. 376, 393 (2007).
J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Astrophys. J. 462, 563 (1996).
J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Astrophys. J. 490, 493 (1997).
B. Moore, F. Governato, T. Quinn, J. Stadel, and G. Lake, Astrophys. J. Lett. 499, L5 (1998).
Y. P. Jing and Y. Suto, Astrophys. J. 529, L69 (2000).
A. Klypin, A. V. Kravtsov, J. S. Bullock, and J. R. Primack, Astrophys. J. 554, 903 (2001).
J. S. Bullock, A. Dekel, T. S. Kolatt, A. V. Kravtsov, A. A. Klypin, C. Porciani, and J. R. Primack, Astrophys. J. 555, 240 (2001).
C. Power, J. F. Navarro, A. Jenkins, C. S. Frenk, S. D. M. White, V. Springel, J. Stadel, and T. Quinn, Mon. Not. R. Astron. Soc. 338, 14 (2003).
J. F. Navarro, E. Hayashi, C. Power, A. R. Jenkins, C. S. Frenk, S. D. M. White, V. Springel, J. Stadel, and T. R. Quinn, Mon. Not. R. Astron. Soc. 349, 1039 (2004).
J. F. Navarro, A. Ludlow, V. Springel, J. Wang, M. Vogelsberger, S. D. M. White, A. Jenkins, C. S. Frenk, and A. Helmi, Mon. Not. R. Astron. Soc. 402, 21 (2010).
A. Del Popolo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 408, 1808 (2010).
A. Del Popolo, J. Cosmol. Astropart. Phys. 7, id. 014 (2011).
V. F. Cardone, M. P. Leubner, and A. Del Popolo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 414, 2265 (2011).
A. Del Popolo and V. F. Cardone, Mon. Not. R. Astron. Soc. 423, 1060 (2012).
M. Bradač, T. Schrabback, T. Erben, M. Mc-Court, E. Million, A. Mantz, S. Allen, R. Blandford, A. Halkola, H. Hildebrandt, M. Lombardi, Ph. Marshall, P. Schneider, T. Tommaso, and J. -P. Kneib,, Astrophys. J. 681, 187 (2008).
V. R. Eke, J. F. Navarro, and M. Steinmetz, Astrophys. J. 554, 114 (2001).
K. Dolag, M. Bartelmann, F. Perrotta, C. Baccigalupi, L. Moscardini, M. Meneghetti, and G. Tormen, Astron. Astrophys. 416, 853 (2004).
L. D. Shaw, J. Weller, J. P. Ostriker, and P. Bode, Astrophys. J. 646, 815 (2006).
S. Bhattacharya, S. Habib, K. Heitmann, and A. Vikhlinin, Astrophys. J. 766, id. 32 (2013); arXiv:1112. 5479 [astro-ph. SR] (2011).
D. A. Liedahl, A. L. Osterheld, and W. H. Goldstein, Astrophys. J. Lett. 438, L115 (1995).
E. Hayashi, J. F. Navarro, C. Power, A. Jenkins, C. S. Frenk, S. D. M. White, V. Springel, J. Stadel, and T. R. Quinn, Mon. Not. R. Astron. Soc. 355, 794 (2004).
J. Stadel, D. Potter, B. Moore, J. Diemand, P. Madau, M. Zemp, M. Kuhlen, and V. Quilis, Mon. Not. R. Astron. Soc. 398, L21 (2009).
R. A. Flores and J. R. Primack, Astrophys. J. Lett. 427, L1 (1994).
V. E. Karachentseva and I. B. Vavilova, in Clustering of Low Surface Brightness Dwarf Galaxies in the Local Supercluster, Ed. by G. Meylan and P. Prugniel, ESO Conf. Workshop Proc. 49, 91 (1994).
B. Moore, Nature 370, 629 (1994).
W. J. G. de Blok and A. Bosma, Astron. Astrophys. 385, 816 (2002).
W. J. G. de Blok, A. Bosma, and S. McGaugh, Mon. Not. R. Astron. Soc. 340, 657 (2003).
G. Gentile, P. Salucci, U. Klein, D. Vergani, and P. Kalberla, Mon. Not. R. Astron. Soc. 351, 903 (2004).
P. Salucci, A. Lapi, C. Tonini, G. Gentile, I. Yegorova, and U. Klein, Mon. Not. R. Astron. Soc. 378, 41 (2007).
A. Del Popolo, V. F. Cardone, and G. Belvedere, Mon. Not. R. Astron. Soc. 429, 1080 (2013).
V. F. Cardone and A. Del Popolo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 427, 3176 (2012).
A. Cavaliere and R. Fusco-Femiano, Astron. Astrophys. 70, 677 (1978).
A. Vikhlinin, M. Markevitch, S. S. Murray, C. Jones, W. Forman, and L. Van Speybroeck, Astrophys. J. 628, 655 (2005).
E. Pointecouteau, M. Arnaud, and G. W. Pratt, Astron. Astrophys. 435, 1 (2005).
D. A. Buote, F. Gastaldello, P. J. Humphrey, L. Zappacosta, J. S. Bullock, F. Brighenti, and W. G. Mathews, Astrophys. J. 664, 123 (2007).
R. W. Schmidt and S. W. Allen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 379, 209 (2007).
J. S. Arabadjis, M. W. Bautz, and G. Arabadjis, Astrophys. J. 617, 303 (2004).
S. Ettori, A. C. Fabian, S. W. Allen, and R. M. Johnstone, Mon. Not. R. Astron. Soc. 331, 635 (2002).
A. D. Lewis, D. A. Buote, and J. T. Stocke, Astrophys. J. 586, 135 (2003).
J. S. Arabadjis, M. W. Bautz, and G. P. Garmire, Astrophys. J. 572, 66 (2002).
Y. Mellier, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 37, 127 (1999).
R. Gavazzi, Astron. Astrophys. 443, 793 (2005).
M. Limousin, J. Richard, J. -P. Kneib, H. Brink, R. Pelló, E. Jullo, H. Tu, J. Sommer-Larsen, E. Egami, M. J. Michałowski, R. Cabanac, and D. P. Stark,, Astron. Astrophys. 489, 23 (2008).
A. N. Alexandrov, V. M. Sliusar, and V. I. Zhdanov, Ukr. J. Phys. 56, 389 (2011); arXiv:1105. 0114 [astro-ph. SR] (2011).
V. S. Tsvetkova, V. M. Shulga, V. G. Vakulik, G. V. Smirnov, V. N. Dudinov, and A. A. Minakov, Kinemat. Phys. Celest. Bodies 25, 28 (2009).
G. P. Smith, J. -P. Kneib, H. Ebeling, O. Czoske, and I. Smail, Astrophys. J. 552, 493 (2001).
D. J. Sand, T. Treu, G. P. Smith, and R. S. Ellis, Astrophys. J. 604, 88 (2004).
A. B. Newman, T. Treu, R. S. Ellis, and D. J. Sand, Astrophys. J. Lett. 728, L39 (2011).
J. A. Tyson, G. P. Kochanski, and I. P. dell’Antonio, Astrophys. J. Lett. 498, L107 (1998).
J. -P. Kneib, P. Hudelot, R. S. Ellis, T. Treu, G. P. Smith, Ph. Marshall, O. Czoske, I. Smail, and P. Natarajan, Astrophys. J. 598, 804 (2003).
D. J. Sand, T. Treu, and R. S. Ellis, Astrophys. J. Lett. 574, L129 (2002).
R. Gavazzi, B. Fort, Y. Mellier, R. Pelló, and M. Dantel-Fort,, Astron. Astrophys. 403, 11 (2003).
G. P. Smith, J. -P. Kneib, I. Smail, P. Mazzotta, H. Ebeling, and O. Czoske, Mon. Not. R. Astron. Soc. 359, 417 (2005).
K. Umetsu and T. Broadhurst, Astrophys. J. 684, 177 (2008).
A. B. Newman, T. Treu, R. S. Ellis, D. J. Sand, J. Richard, Ph. J. Marshall, P. Capak, and S. Miyazaki, Astrophys. J. 706, 1078 (2009).
M. Bradač, T. Erben, P. Schneider, H. Hildebrandt, M. Lombardi, M. Schirmer, J. -M. Miralles, D. Clowe, and S. Schindler,, Astron. Astrophys. 437, 49 (2005).
A. Mahdavi, H. Hoekstra, A. Babul, J. Sievers, S. T. Myers, and J. P. Henry, Astrophys. J. 664, 162 (2007).
D. J. Sand, T. Treu, R. S. Ellis, G. P. Smith, and J. -P. Kneib, Astrophys. J. 674, 711 (2008).
W. J. G. de Blok, F. Walter, E. Brinks, C. Trachternach, S. -H. Oh, and R. C. Kennicutt, Jr., Astron. J. 136, 2648 (2008).
M. Milosavljevic and D. Merritt, Astrophys. J. 563, 34 (2001).
V. E. Karachentseva and I. B. Vavilova, Kinemat. Phys. Celest. Bodies 11, 38 (1995).
V. E. Karachentseva and I. B. Vavilova, Bull. Special Astrophys. Observ. 37, 98 (1994).
M. D. Weinberg and N. Katz, Astrophys. J. 580, 627 (2002).
A. Loeb and P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 589, 29 (2003).
L. Gao and S. D. M. White, Mon. Not. R. Astron. Soc. 377, L5 (2007).
C. -P. Ma, P. Chang, and J. Zhang, arXiv:0907. 3144 [astro-ph. SR] (2009).
P. J. McMillan and W. Dehnen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 363, 1205 (2005).
S. Mashchenko, H. M. P. Couchman, and J. Wadsley, Nature 442, 539 (2006).
E. Romano-Díaz, I. Shlosman, Y. Hoffman, and C. Heller,, Astrophys. J. Lett. 685, L105 (2008).
E. Romano-Díaz, I. Shlosman, C. Heller, and Y. Hoffman,, Astrophys. J. 702, 11250 (2009).
A. Del Popolo, Astrophys. J. 698, 2093 (2009).
A. Del Popolo and P. Kroupa, Astron. Astrophys. 502, 733 (2009).
F. Governato, C. Brook, L. Mayer, A. Brooks, G. Rhee, J. Wadsley, P. Jonsson, B. Willman, G. Stinson, T. Quinn, and P. Madau, Nature 463, 203 (2010).
Y. Kulinich, B. Novosyadlyj, and S. Apunevych, Phys. Rev. D 88, 103505 (2013); arXiv:1203. 5297 [astro-ph. SR] (2012).
M. Ricotti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 344, 1237 (2003).
J. D. Simon, A. D. Bolatto, A. Leroy, L. Blitz, and E. L. Gates, Astrophys. J. 621, 757 (2005).
R. Cen, F. Dong, P. Bode, and J. P. Ostriker, arXiv:astro-ph/0403352 (2004).
M. Ricotti and M. I. Wilkinson, Mon. Not. R. Astron. Soc. 353, 867 (2004).
M. Ricotti, A. Pontzen, and M. Viel, Astrophys. J. Lett. 663, L53 (2007).
A. Del Popolo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 419, 971 (2012).
M. Markevitch, A. Vikhlinin, and P. Mazzotta, Astrophys. J. Lett. 562, L153 (2001).
A. Vikhlinin, W. Forman, and C. Jones, Astrophys. J. 525, 47 (1999).
G. O. Abell, Jr., H. G. Corwin, and R. P. Olowin, Astrophys. J. Suppl. Ser. 70, 1 (1989).
I. Babyk, A. Elyiv, O. Melnyk, and V. N. Krivodubskij, Kinemat. Phys. Celest. Bodies 28, 69 (2012).
I. Babyk, O. Melnyk, and A. Elyiv, Adv. Astron. Space Phys. 2, 56 (2012).
I. Babyk and I. B. Vavilova, in Fifty Years of Cosmic Era: Real and Virtual Studies of the Sky, Proceedings of the Conference of Young Scientists of CIS Countries, November 21–25, 2011, Yerevan, Armenia, Ed. by A. M. Mickaelian, O. Yu. Malkov, and N. N. Samus (Republic of Armenia, Nat. Acad. Sci., Erevan, 2012), p. 162.
I. V. Babyk, Bull. Crimean Astrophys. Observ. 108, 87 (2012).
I. V. Babyk and I. B. Vavilova, Odessa Astron. Publ. 25, 119 (2012).
I. Babyk, I. Vavilova, and A. Del Popolo, arXiv:1208. 2424 [astro-ph. SR] (2012).
J. S. Sanders and A. C. Fabian, Mon. Not. R. Astron. Soc. 381, 1381 (2007).
H. R. Russell, J. S. Sanders, and A. C. Fabian, Mon. Not. R. Astron. Soc. 390, 1207 (2008).
K. A. Arnaud, in Astronomical Data Analysis Software and Systems V, Ed. by G. H. Jacoby and J. Barnes, ASP Conf. Ser. 101, 17 (1996).
J. M. Dickey, and F. J. Lockman, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 28, 215 (1990).
R. Mewe, E. H. B. M. Gronenschild, and G. H. J. van den Oord, Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 62, 197 (1985).
R. Mewe, J. R. Lemen, and G. H. J. van den Oord, Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 65, 511 (1986).
J. S. Kaastra and R. Mewe, Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 97, 443 (1993).
W. Jaffe, Mon. Not. R. Astron. Soc. 202, 995 (1983).
G. de Vaucouleurs, Ann. d’Astrophys. 11, 247 (1948).
S. W. Allen, A. C. Fabian, R. M. Johnstone, A. C. Edge, and P. E. J. Nulsen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 254, 51 (1992).
Y. Ascasibar and M. Markevitch, Astrophys. J. 650, 102 (2006).
N. Kaiser, Mon. Not. R. Astron. Soc. 222, 323 (1986).
R. Teyssier, J. -P. Chieze, and J. -M. Alimi, Astrophys. J. 480, 36 (1997).
G. L. Bryan and M. L. Norman, Astrophys. J. 495, 80 (1998).
A. Del Popolo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 336, 81 (2002).
V. F. Cardone, A. Del Popolo, C. Tortora, and N. R. Napolitano, Mon. Not. R. Astron. Soc. 416, 1822 (2011).
J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Mon. Not. R. Astron. Soc. 275, 720 (1995).
O. Lahav, P. B. Lilje, J. R. Primack, and M. J. Rees, Mon. Not. R. Astron. Soc. 251, 128 (1991).
D. H. Zhao, Y. P. Jing, H. J. Mo, and G. Bohringer, Astrophys. J. Lett. 597, L9 (2003).
A. Del Popolo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 424, 38 (2012).
V. P. Debattista, B. Moore, T. Quinn, S. Kazantzidis, R. Maas, L. Mayer, J. Read, and J. Stadel, Astrophys. J. 681, 1076 (2008).
M. G. Abadi, J. F. Navarro, M. Fardal, A. Babul, and M. Steinmetz, Mon. Not. R. Astron. Soc. 407, 435 (2010).
N. Hiotelis and A. Del Popolo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 436, 163 (2013).
C. G. Austin, L. L. R. Williams, E. I. Barnes, A. Babul, and J. J. Dalcanton, Astrophys. J. 634, 756 (2005).
W. Dehnen and D. E. McLaughlin, Mon. Not. R. Astron. Soc. 363, 1057 (2005).
G. R. Blumenthal, S. M. Faber, R. Flores, and J. R. Primack, Astrophys. J. 301, 27 (1986).
O. Y. Gnedin, A. V. Kravtsov, A. A. Klypin, and D. Nagai, Astrophys. J. 616, 16 (2004).
M. Gustafsson, M. Fairbairn, and J. Sommer-Larsen, Phys. Rev. D 74, 123522 (2006).
D. Martizzi, R. Teyssier, B. Moore, and T. Wentz, Mon. Not. R. Astron. Soc. 422, 3081 (2012).
M. Teyssier, K. V. Johnston, and M. Kuhlen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 426, 1808 (2012).
L. Lanz, C. Jones, W. R. Forman, M. L. Ashby, R. Kraft, and R. C. Hickox, Astrophys. J. 721, 1702 (2010).
O. V. Melnik, A. A. Elyiv, and I. B. Vavilova, Kinemat. Phys. Celest. Bodies 25, 43 (2009).
I. V. Vavilova, V. E. Karachentseva, and D. I. Makarov, Kinem. Fiz. Nebesn. Tel 21, 1 (2005).
M. Bartelmann and M. Meneghetti, Astron. Astrophys. 418, 413 (2004).
N. Dalal and C. R. Keeton, arXiv:astro-ph/0312072 (2003).
Y. -T. Lin and J. J. Mohr, Astrophys. J. 617, 879 (2004).
D. Nagai, A. Vikhlinin, and A. V. Kravtsov, Astrophys. J. 655, 98 (2007).
E. Rasia, S. Ettori, L. Moscardini, P. Mazzotta, S. Borgani, K. Dolag, G. Tormen, L. M. Cheng, and A. Diaferio, Mon. Not. R. Astron. Soc. 369, 2013 (2006).
K. Dolag and S. Schindler, Astron. Astrophys. 364, 491 (2000).
S. W. Allen, R. W. Schmidt, and A. C. Fabian, Mon. Not. R. Astron. Soc. 335, 256 (2002).
J. A. Fillmore and P. Goldreich, Astrophys. J. 281, 1 (1984).
R. Kuzio de Naray, S. S. McGaugh, and W. J. G. de Blok, Astrophys. J. 676, 920 (2008).
R. Kuzio deNaray, S. S. McGaugh, and J. C. Mihos, Astrophys. J. 692, 1321 (2009).
S. S. McGaugh, J. M. Schombert, W. J. G. de Blok, and M. J. Zagursky, Astrophys. J. Lett. 708, L14 (2010).
J. Miralda-Escude, Astrophys. J. 438, 514 (1995).
L. Zappacosta, D. A. Buote, F. Gastaldello, Ph. J. Humphrey, J. Bullock, F. Brighenti, and W. Mathews, Astrophys. J. 650, 777 (2006).