从 X 射线线宽和线移约束星系团内介质速度功率谱

未来高光谱分辨率任务对星系团的 X 射线观测将提供星系团内介质（ICM）光谱中最亮发射线的能量和宽度的空间分辨测量。本文讨论了利用这些高分辨率数据约束星系团速度功率谱的多种方法。我们认为，在冷核星系团中，这些量随投影距离 R 的变化包含了 ICM 速度场空间尺度的重要信息。沿视线方向对线流量贡献最大的有效长度 $l_{\rm eff}$ 随 R 增大，使得我们能够探测不同空间尺度上速度变化的幅度。特别地，我们证明线宽作为 R 的函数与三维速度场的结构函数密切相关。另一个易于获取的速度场空间尺度代理量是投影速度场（线能量）变化幅度与沿视线方向速度弥散（线宽）之比。最后，投影速度场可以容易地转换为三维速度场，特别是对于像 Coma 这样在表面亮度上具有延展平坦核心的星系团。在均匀各向同性高斯三维速度场的假设下，我们推导了联系三维速度场功率谱（或结构函数）与可观测量之间的简单表达式。通过生成随机高斯速度场的多次实现并评估可观测量的弥散，我们估计了由速度场随机性质引起的可观测量不确定性。如果 ICM 中存在大尺度运动，这些不确定性可能主导线宽和线移测量的统计误差。