探测星系团内介质中的气体运动：一种混合模型方法

即将投入使用的高光谱分辨率望远镜，特别是 Astro-H，有望最终对星系团内介质（ICM）中的湍流提供确凿的定量约束。我们开发了一种新的光谱分析技术，该技术不仅利用谱线宽度，还利用整个谱线形状，并展示了 Astro-H 卓越的光谱分辨率如何克服其相对较差的空间分辨率，从而对速度场进行详细的推断。光谱被分解为不同的分量，可以使用高斯混合模型进行定量分析。例如，整体流动和晃动会产生具有偏移均值的分量，而来自活动星系核（AGN）或星系搅动的部分体积填充湍流会导致具有不同宽度的分量。分量之间的偏移使我们能够测量气体整体运动并将其与小尺度湍流分离开，而分量分数和宽度则约束了每个分量中的发射加权体积和湍流能量密度。我们将混合模型应用于一系列解析玩具模型，以及分别具有冷锋和 AGN 反馈的星系团数值模拟。通过包含谱线混合和连续谱污染的马尔可夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo）和费雪矩阵（Fisher matrix）估计，我们表明混合参数可以通过 Astro-H 光谱得到准确约束：当分量宽度显著不同时，精度约为 10%；当分量均值显著不同时，精度约为 1%。我们还研究了误差缩放，并使用信息准则来确定何时优选混合模型。光谱的混合建模是一种强大的技术，可能适用于其他天体物理场景。