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FLAMINGO 模拟中星系群与星系团的流体静力学质量偏差

宇宙学与河外天体物理 2024-12-19 v2 星系天体物理

摘要

星系团的质量通常是在流体静力学平衡(HSE)假设下通过 X 射线观测测量的。已知该技术会系统性地低估真实质量。基准的 FLAMINGO 宇宙学流体动力学模拟预测,当真实质量从星系群尺度增加到星系团尺度时,中位流体静力学质量偏差从 bHSE(MHSE,500cM500c)/M500c0.1b_\text{HSE} \equiv (M_\text{HSE,500c}-M_\text{500c})/M_\text{500c} \approx -0.1 增加至 -0.2。然而,该偏差几乎与流体静力学质量无关。在固定真实质量下,M500c1014 MM_\text{500c}\sim 10^{14}~\text{M}_\odot 时的散布最小,其中 σ(bHSE)0.1\sigma(b_\text{HSE})\approx 0.1,但在向更低和更高质量方向时散布迅速增加。在固定真实质量下,流体静力学质量在星系群(星系团)尺度随红移增加(减少),且散布增加。该偏差对假定为代表密度和温度轮廓的解析函数选择不敏感,但对拟合优度敏感,较差的拟合对应更强的中位偏差和更大的散布。该偏差对恒星和 AGN 反馈强度也很敏感。预测较低气体分数的模型对星系群(星系团)给出偏差更大(更小)的质量。在固定真实质量下,偏差的散布源于 R500cR_\text{500c} 处压力梯度的差异,而非温度的差异。低质量与高质量星系团在 r500cr_\text{500c} 内的总动能分别为亚位力与超位力,尽管在考虑外部压力时所有星系团均变为亚位力。对位力方程和欧拉方程中各项的分析表明,包括旋转在内的非热运动构成了流体静力学质量偏差的大部分原因。然而,我们发现由 X 射线光度加权轮廓估计的质量偏差严重高估了对流体静力学平衡的偏离。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.07849,
  title  = {Hydrostatic mass bias for galaxy groups and clusters in the FLAMINGO simulations},
  author = {Joey Braspenning and Joop Schaye and Matthieu Schaller and Roi Kugel and Scott T. Kay},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.07849},
  year   = {2024}
}

备注

19 pages, 14 figures (including appendix). Accepted for publication in MNRAS with minor revisions