利用 Athena X-IFU 通过星系团 X 射线发射观测引力红移
宇宙学与河外天体物理
2023-11-22 v1
摘要
背景。广义相对论预言的光逃离引力势时所产生的多普勒频移已在地球上以及朝向各类恒星和星系团的光学波段中被观测到。目的。在星系团内于 X 射线波段观测引力红移可提供关于其性质、特别是其引力势的信息。我们基于下一代欧洲 X 射线天文台 Athena 的能力,给出了此类测量的可行性研究。方法。我们采用一个简单的广义 Navarro-Frenk-White 势模型以及用于描述重子物质密度的 beta 模型,该模型设定了发射以在最简单情形下给出观测红移的估计。我们利用 Athena X 射线积分场单元(X-IFU)对一个邻近大质量星系团生成了模拟观测,同时试图恢复该玩具模型星系团引力红移及其他性质。结果。我们在一个邻近大质量星系团的理想化测试案例中,借助 Athena X-IFU 仪器研究了引力红移的可观测性,以及其在探测势阱性质方面的用途。在简化且理想化的观测框架下,我们还能将质量约束在 20% 的精度水平,并将宇宙学红移约束在小于 1%。要充分研究对单个目标或在星系团样本中统计测量引力红移的可行性,还需考虑气体内部运动及势阱实际形状等进一步效应的更精细模拟。
引用
@article{arxiv.2309.15466,
title = {Observing gravitational redshift with X-Ray emission in galaxy clusters with Athena X-IFU},
author = {Alexeï Molin and Nicolas Clerc and Étienne Pointecouteau and François Pajot and Edoardo Cuchetti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.15466},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 10 figures