复杂星系团并合星系团 Abell 2744 中宇宙结构的产生

我们对已知最活跃的并合星系团之一 Abell 2744 (z = 0.308) 进行了详细的强引力透镜、弱引力透镜和 X 射线分析。它似乎释放出了“暗”、“幽灵”、“子弹”和“剥离”子结构，每个质量约为 $10^{14}$ 太阳质量。其现象学十分复杂，将对数值模拟的再现提出挑战。利用新的多波段 HST 成像，我们在巨大的南部“核心”周围识别出了 11 个星系的 34 个强透镜图像。结合来自 HST、VLT 和 Subaru 的弱引力透镜数据，我们生成了迄今为止该星系团最详细的质量图。我们还对档案中的 Chandra X 射线成像进行了独立分析。我们的分析支持了最近的一项主张，即南部核心和西北子结构是并合后的状态，并表现出类似于从某个角度观测到的子弹星系团的形态。根据南部核心中 X 射线辐射气体与透镜质量之间的分离，我们推导出对暗物质粒子自相互作用截面的一个新的独立约束：$\sigma/m <~ 3 \pm 1$ cm$^2$ g$^{-1}$。在西北子结构中，气体、暗物质和星系成分已经分离了更大的距离。最令人好奇的是，“幽灵”团块（主要成分为气体）领先于“暗”团块（主要成分为暗物质）超过 150 kpc。我们提出了一种增强的“冲压弹弓”机制，这可能产生了具有如此大分离的成分反转，但需要通过后续观测和数值模拟进一步证实。一次级并合涉及北部的第二个“子弹”团块和西部的一个极度“剥离”团块。后者似乎表现出迄今为止在我们天空中探测到的暗物质与 X 射线辐射重子之间的最大分离。