Athena/WFI 观测到的高红移星系群

宇宙中首批大质量星系群据预测形成于远超红移二的时期。在这一非常活跃的纪元中，恒星与活动星系核（AGN）反馈等重子物理预期会对这些早期星系群的热动力学性质留下强烈印记。因此，对这些星系群的观测是约束这些物理过程相对重要性的关键。然而，当前仪器灵敏度不足，难以轻易探测它们并刻画其热气体含量。本工作中，我们量化了欧洲空间局（ESA）未来的大型 X 射线天文台——先进高能天体物理望远镜（Athena）在发现与刻画高红移早期星系群方面的观测能力。我们使用 X 射线望远镜模拟器（SIXTE）来模拟 Athena 观测，并采用自定义的基于小波算法在红移范围 $0.5 \le z \le 4$ 内探测星系群与星系团。我们进行了广泛的 X 射线谱拟合以刻画其气体温度与 X 射线光度。我们还研究了 Athena 将多好地约束不同反馈机制。在 Athena 前四年（标称任务寿命）部分时间内预计开展的深场宽视场成像仪（WFI）巡天中，将发现超过 10,000 个红移 $z\ge 0.5$ 的星系群与星系团。我们发现 Athena 可探测到约 20 个质量为 $M_{500}\geq$ $5\times 10^{13}$ $M_{\odot}$ 且 $z\geq2$ 的高红移星系群，其中近半数将具有精度为 $\Delta T/T \le 25\%$ 的气体温度测定。我们证明高红移星系群可被 Athena 非常高效地作为展源探测到，而决定此类新发现源总数的一个关键参数是 Athena 所巡天区面积。