弛豫星系团中的宇宙学与天体物理学 III：热力学分布与标度关系

这是研究大质量、动力学弛豫星系团的天体物理学和宇宙学的一系列论文中的第三篇。我们的样本包含在本系列论文 I 和 II 中被鉴定为动力学弛豫且热（即大质量）的 40 个星系团。在此我们考虑团簇内介质的热力学，特别是密度、温度及相关物理量的分布，以及气体质量、平均温度、总光度与去中心光度的积分测量。我们拟合了这些物理量作为红移和星系团质量函数的幂律标度关系，对于这些弛豫星系团，利用流体静力学平衡论证可以精确且偏差极小地测量这些关系。对于热力学分布，我们联合建模了密度和温度及其作为半径函数的内在离散度，从而也捕获了气体压力和熵的行为。对于积分量，我们还联合拟合了多维内在协方差。我们的结果进一步证实了这一观点：简单的流体动力学模型能很好地描述弛豫星系团中心以外的区域，但额外的加热和冷却过程在内部区域（半径 $r < 0.5r_{2500} \approx 0.15r_{500}$）很重要。热力学分布在去投影简单直接的最小半径（$\sim 20$ kpc）以下仍保持规则，且内在离散度较小；在此半径内，即使是最弛豫的系统也显示出明显偏离球对称。我们的结果表明，加热和冷却在一个紧密的反馈回路中不断被调节，使得星系团大气在这些尺度上保持层状。