并合星系团中可观测的热与非热 Sunyaev-Zel'dovich 效应

利用 Sunyaev-Zel'dovich 效应 (SZE) 对星系团进行高分辨率成像的出现，为探测直至高红移的星系团内介质 (ICM) 天体物理学提供了独特的探针。为了研究星系团并合对分辨 SZE 图像的影响，我们使用 TreeSPH 代码 ChaNGa 呈现了一个质量为$1.5\times10^{15}\ M_\odot$的绝热星系团的高分辨率宇宙学模拟。这个大质量星系团经历了一次比例为 10:3:1 的三重并合，伴随着其积分 Compton-Y 参数的急剧上升，并在$z = 0.05$时达到峰值。通过在此红移处对宇宙微波背景 (CMB) 的热 SZE (tSZ) 和非热 SZE (kSZ) 光谱畸变进行建模（包含相对论修正），我们生成了该星系团的各种模拟图像，其频率和分辨率均可由当前高分辨率 SZE 仪器实现。两个引力束缚的并合子星系团分别占主星系团积分 Compton-Y 的 10% 和 1%，并在背景 ICM 中具有延伸的并合激波特征，这些特征在我们的模拟图像中可见。我们表明，在某些投影方向和特定频率下，由于子星系团气体巨大的视线速度以及这些效应独特的频率依赖性，kSZ 引起的 CMB 强度畸变可能主导 tSZ。我们估计，在利用 kSZ 估算并合子星系团的视线速度时，采用单速度假设会引入约 10% 的偏差。相对于观测中的其他不确定性来源，该速度偏差较小，部分原因是并合诱导的背景 ICM 中的整体运动提供了帮助。我们的结果表明，最近已在并合系统的子星系团中探测到强 kSZ 信号的高分辨率 SZE 观测，能够稳健地探测 ICM 的动力学状态以及热状态。