并合星系团中 X 射线与 Sunyaev-Zel'dovich 效应峰值的偏移及其宇宙学含义

观测表明，某些星系团的 X 射线图与 Sunyaev-Zel'dovich (SZ) 效应图的峰值彼此存在偏移。本文对两个星系团的并合进行了一组流体动力学模拟，以研究并合星系团 X 射线与 SZ 表面亮度最大值之间的空间偏移。我们发现，在星系团的主要并合过程中会产生显著较大的 SZ-X 射线偏移（$>100\text{kpc}$）。这种显著的大偏移主要是由两个并合星系团在初次和二次近心点通道之间发生的“跳跃效应”引起的，在此期间，X 射线峰值可能会跳跃到位于小星系团中心附近的最稠密气体区域，而 SZ 峰值仍保留在大星系团中心附近。我们的模拟表明，具有较高质量和较大初始相对速度的并合系统可能导致更大的偏移尺寸和更长的偏移持续时间；且只有近乎正对的并合才可能产生显著的大偏移。我们进一步研究了 SZ-X 射线偏移尺寸的统计分布，发现：(1) 偏移尺寸的数量分布是双峰的，一个峰值位于低偏移 $\sim 0$ 处，另一个位于大偏移 $\sim 350\text{-}450\text{kpc}/h$ 处，但具有中间偏移的天体很少；(2) 在 $z=0.7$ 时，质量范围高于 $2\times 10^{14}M_\odot/h$ 的星系团中，偏移大于 $20, 50, 200, 300$ 和 $500\text{kpc}/h$ 的概率分别为 $34.0\%, 11.1\%, 8.0\%, 6.5\%$ 和 $2.0\%$。该概率对底层的成对速度分布和星系团并合率敏感。未来对大量星系团偏移的观测可能对星系团尺度的宇宙速度场和星系团并合率施加强有力的约束。（摘要略）